Syanobakteerit tulevaisuuden tuotto-organismeina? Hiilivetyjen tuottotehokkuutta voidaan parantaa oikeanlaisilla geneettisillä työkaluilla (Väitös: M.Sc. Verónica Carbonell González, 29.3.2019, molekulaarinen kasvibiologia)
Kilpailukykyisten bioteknologian sovellusten kehittäminen vaatii tuotantosysteemiltä sekä tehokkuutta, säädeltävyyttä että geneettistä vakautta. Verónica Carbonell González selvitti Turun yliopistoon tekemässään väitöstutkimuksessa, miten haihtuvien hiilivety-yhdisteiden tuottoa bakteerisoluissa voitaisiin tehostaa.
Haihtuvien hiilivety-yhdisteiden, kuten etyleenin ja propaanin, tuottoon kehitettyjä bakteerikantoja voidaan parantaa valitsemalla kuhunkin tarkoitukseen oikeanlaiset geneettiset säätelyelementit ja kantakohtaiset geneettiset muokkausmenetelmät.
Verónica Carbonell González selvitti väitöstutkimuksessaan, miten erilaiset muokatut syanobakteerikannat soveltuvat hiilidioksidin muuntamiseen hiilivedyiksi, ja mitkä ovat prosessiin vaadittavien biosynteesireittien keskeisiä rajoitteita. Carbonell keskittyi erityisesti mikrobien muokkauksessa käytettävien geneettisten työkalujen ja säätelyelementtien parantamiseen, sekä vaihtoehtoisten tuottosysteemien pysyvyyteen ja tehokkuuteen vaikuttavien tekijöiden tunnistamiseen.
– Tutkimukseni lähtökohtana oli, että fotosynteettiset mikrobit, syanobakteerit, pystyvät tuottamaan erilaisia hiilipohjaisia yhdisteitä suoraan ilman hiilidioksidista ja vedestä, käyttäen energianlähteenään ainoastaan valoa. Muokkaamalla näitä mikrobeja synteettisen biologian menetelmin meillä on mahdollisuus valjastaa solut valmistamaan toivottuja lopputuotteita, kuten liuottimia, polttoaineita tai muovien raaka-aineita, joita nykyään valmistetaan pääosin fossiilisista lähtöaineista, tiivistää Carbonell.
Verrattuna nykyisin käytössä oleviin uusiutuviin bioteknologian sovelluksiin, kuten bioetanolin valmistukseen, kriittisenä erona on, että syanobakteerit eivät tarvitse lähtöaineina orgaanisia yhdisteitä, kuten sokereita.
– Kilpailukykyisten teollisten tuottosysteemien kehittämisessä on kuitenkin vielä monia biologisia ja teknisiä pullonkauloja, joiden ratkaisemiseen tarvitaan pitkän aikavälin visioita, tutkimusresursseja sekä päättäväistä kärsivällisyyttä, Carbonell toteaa.
Väitöskirja liittyy laajempaan kansainväliseen tutkimuskokonaisuuteen, jonka tavoitteena on kehittää uusia ympäristöystävällisiä menetelmiä erilaisten hiilipohjaisten yhdisteiden valmistamiseksi. Työllä on tiivis yhteys Turun yliopiston molekulaarisen kasvibiologian yksikössä tehtävään molekyylitason fotosynteesitutkimukseen, osana Turun yliopiston strategista profiloitusmisohjelmaa (BioFuture).
***
M.Sc. Veronica Carbonell Gonzalez esittää väitöskirjansa Cyanobacteria as Biocatalysts for the Production of Volatile Hydrocarbons julkisesti tarkastettavaksi Turun yliopistossa perjantaina 29.3.2019 klo 12.00 (Turun yliopisto, Sirkkalan kasarmialue, Minerva, Janus-sali, Kaivokatu 12, Turku).
Vastaväittäjänä toimivat apulaisprofessori Yumiko Sakuragi (Department of Plant and Environmental Sciences University of Copenhagen, Tanska) ja kustoksena professori Pauli Kallio (Turun yliopisto). Tilaisuus on englanninkielinen. Väitöksen alana on molekulaarinen kasvibiologia.
Väittelijän yhteystiedot: p. 0417429671, vecago@utu.fi
