Со молекуларна диета до максимални перформанси
Истражувачите од биокатализата Кластер 2021 ги намалуваат бактериите за биотехнолошко производство. За да го направат ова, тие препишуваат микроорганизми генетска диета за слабеење.
Отсекување на бактерии за употреба во биотехнолошко производство е незгоден потфат. Понекогаш микробите произведуваат посакуван ензим, а понекогаш и не. Причината за ова често тврдоглаво однесување често останува скриена од истражувачот. Во заедничкиот проект П27 од кластерот Биокатализа 2021 поддржан од Федералното Министерство за образование и истражување (BMBF), истражувачите сакаат да го оптимизираат однесувањето на производството на економски многу интересна бактерија: тоа е Bacillus subtilis, бацилот од сено. Целта е да се подготват бактериите за производство на протеини и ензими кои се ценети од прехранбената и фармацевтската индустрија.
Истражувачите во кластерот Биокатализа 2021, една од четирите мрежи на иницијативата за финансирање BMBF BioIndustrie 2021, се занимаваат со индустриски проекти за биотехнологија. Ова исто така го вклучува и проектот со бројот P27 со наслов: „Нови системи на изразување на бацилус“. BMBF го финансира проектот со вкупно 760 000 евра во период од три години.
Молекуларното биолошко скротување на бактеријата сено
Главна пречка во производството на ензими и протеини е сè уште обезбедувањето соодветни системи за изразување како што се бактерии или квасеци. Само најдобрите производствени соеви се во состојба да произведат аминокиселински ланци без грешки, да ги преклопат во правилната тродимензионална структура и да го произведат посакуваниот протеин од големи размери.
„Нашиот конзорциум би сакал да ја претвори добро карактеризираната бактерија од див тип Bacillus subtilis 6051a во современ производствен вид. За да го направиме ова, ние сакаме да фрлиме непотребен генетски баласт на бактеријата преку островот - тоа само спречува бактеријата ефикасно да ја извршува својата работа “, објаснува Луц Попер, координатор на проектот P27 и раководител на истражување и развој во SternEnzym GmbH & Co. KG. Добри соеви за производство на сено бактерии веќе постојат, но тие се во сопственост на големи компании и корпорации. И слободно достапните лабораториски соеви имаат недостаток дека не се погодни за производство од големи размери. Тоа сега треба да се промени - благодарение на работата на конзорциумот П27: Универзитетот Ернст Мориц Арндт од Грајфсвалд е одговорен за молекуларниот биолошки дел. Меѓународно активната Miltenyi Biotech GmbH од Тетероу ги обезбедува системите за изразување и се грижи за технологијата на ферментација. Третото во групата е Штерн-Ензим ГмбХ. Нивните научници ги тестираат произведените ензими за функционалност во секторот за производство на храна.
Пречките и успесите на научната работа
Двајца истражувачи од тимот на Томас Шведер, професор по фармацевтска биотехнологија на универзитетот Грајфсвалд, се одговорни за генетска оптимизација. Тие ги отстраниле сите непотребни генетски низи од бацилот од сено и формирале еден вид минимална бактерија што треба да стори само една работа: да ги синтетизираат посакуваните ензими за индустриска употреба. Овој микроорганизам веќе не може да се движи. Го одвикнавте, чини премногу непотребна енергија и не е неопходен за производство на протеини. „Се разбира, отстранувањето генетски материјал не беше толку лесно како што звучи“, се присетува координаторот. „Но, по неколку падови, конечно успеавме да ја докажеме изводливоста на нашиот концепт.“ Оптимизираниот дизајн на производствениот сој веќе беше во можност успешно да произведе разни протеини како што се ксиланаза и амилаза. Конзорциумот си постави цел да го зголеми производството на протеини. „Во моментов работиме во помали ферментирачи до десет литри, но производството во поголеми размери треба да се случи тука до крајот на годината“, вели 52-годишниот технолох за храна Попер.
Научниците имаат што да грицкаат само со производство на ензим наречен сулфхидрил оксидаза од пивски квасец. „Квасецот е бесконечно мрзлив кога станува збор за производство на овој ензим“, открива Попер. Бидејќи се знае дека е многу безбеден организам за производство како резултат на отсуство на несакани метаболички производи, бацилот од сено P27 изгледаше како идеално прилагоден, но за жал, тој е и малку тврдоглав во овој систем: протеинот е произведен, но не е активен. Можните причини во моментов се истражуваат, но Луц Попер е уверен. Тимот П27 исто така ќе го добие овој проблем под контрола.
Долгиот и карпест пат до економска употреба
Партнерите во проектот П27 успеаја да дизајнираат микроб кој е стабилен, ги претвора суровините подеднакво во посакуваната супстанција и исто така ги користи своите енергетски резерви многу поштедно: Комерцијалната употреба на некои од синтетизираните протеини ја вршат партнерите на проектот Стерн-Ензим ГмбХ и Милтењи насочени кон, патентирањето исто така се разгледува. Исто така, се планира да се користи овој оптимизиран вид за производство на други ензими од сите видови.