Биотехнологическое производство химикатов с использованием ферментов в сочетании с фотосинтезом микроводорослей является темой нового проекта ЕС PhotoBioCat. Технологический университет Граца является координатором проекта.
Ковер из сине-зеленых водорослей может буквально «омрачить» удовольствие от летнего купания в озере. Это вызвано несколькими штаммами фотосинтетически активных микроводорослей, также известных как цианобактерии. Другие безвредные штаммы цианобактерий имеют большой потенциал для применения в биотехнологии и по этой причине пользуются большим спросом. В проекте ЕС PhotoBioCat иностранные докторанты под руководством экспертов используют свет в качестве «топлива» для ускорения ферментативных реакций с помощью цианобактерий. Есть надежда, что это сделает биокаталитическое производство химикатов значительно более устойчивым. Недавно запущенный проект координируется группой под руководством Роберта Куриста, главы Института молекулярной биотехнологии TU Graz. Институт химии Университета Граца также участвует в проекте. Таким образом, проект является частью сети NAWI Graz.
Подпитка ферментов с помощью света
Проект PhotoBioCat имеет два основных направления. В одной области изучается и тестируется использование цианобактерий в качестве биокатализаторов для биотехнологических применений, связанных со светом, в ряде промышленных модельных реакций. Химикаты для полимеров, косметики и лекарств все чаще производятся технологически с использованием ферментов для ускорения реакций. Однако до сих пор ферменты приходилось приводить в действие с помощью восстанавливающих эквивалентов - очень сложных молекул, синтез которых очень дорог. Цианобактерии осуществляют фотосинтез, то есть превращают малоэнергетические материалы в вещества, богатые энергией исключительно с помощью света, воды и СО2. Если ферменты генетически введены в цианобактерии, благодаря своей каталитической функции они будут управлять химической реакцией, что сделает дорогостоящие восстановительные эквиваленты излишними.
Руководитель проекта Роберт Курист объясняет: «Если ферменты будут связаны с фотосинтезом цианобактерий, можно будет избежать дорогостоящих отходов и побочных продуктов, а биотехнологическое производство химикатов станет проще, быстрее и дешевле». Можно сэкономить на больших количествах НАДФН (никотинамидадениндинуклеотидфосфат), который стоит более 1000 евро за грамм и является очень дорогим партнером по реакции. Но до этого еще многое предстоит сделать. «Тем не менее, мы знаем, что это работает в лаборатории. Теперь большая проблема заключается в переносе процесса в промышленные масштабы», - говорит Курист. Соединение фотосинтеза будет опробовано с несколькими ферментами, что расширит будущий диапазон производимых химических веществ.
Вторым направлением проекта будет повышение эффективности сбора световой энергии и ее передачи в ферментативные реакции (in vitro, другими словами, без живых организмов-носителей, таких как цианобактерии).
Микроводоросли росли и процветали в стеклянных пробирках и колбах контролируемым образом в Техническом университете Граца в течение нескольких недель, и, конечно, не без причины. «Подобласть, которую мы очень внимательно изучим в PhotoBioCat, - это выращивание водорослей для биотехнологического использования в промышленных масштабах. Цианобактерии можно выращивать в специальных лабораториях для водорослей и облучать светом. другое. Свет оказывает меньшее влияние, водоросли не могут в полной мере использовать свой фотосинтетический потенциал, и ценная реактивная активность теряется», - объясняет руководитель проекта Роберт Курист.