Tým vědců z Ústavu experimentální biologie Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity odhalil, jak se bakterie adaptují na nové zdroje uhlíku a energie. Vyvinul účinný postup, který umožňuje proces urychlit a využít v moderních biotechnologiích při produkci užitečných látek.
„Výzkum umožňuje lépe pochopit, jak se bakterie 'učí' zpracovávat nové skupiny cukrů, jejichž přeměna může biotechnologickou produkci užitečných látek zlevnit a dále rozšířit,“ shrnul výsledky Pavel Dvořák, vedoucí týmu z Masarykovy univerzity a koordinátor výzkumu.
Aplikace se nabízejí
Některé mikroorganismy se díky jednoduché stavbě těla, rychlému množení a snadné manipulovatelnosti využívají například při průmyslové výrobě léčiv. Takové „buněčné továrny“ pracují také na produkci chemikálií, biopaliv, složek potravin či nových materiálů, jako jsou biologicky odbouratelné plasty.
Bakterie vyrábějí důležité látky hlavně z cukrů obsažených ve škrobu z kukuřice či pšenice, případně z brambor. Jde ale zároveň o plodiny, které slouží pro výživu lidí. „Proto je lepší se poohlédnout po jiných cukrech, například xylóze, která je po glukóze druhým nejhojněji se vyskytujícím cukrem na planetě Zemi a je uložena v pro lidi nestravitelné složce zbytkové rostlinné biomasy – což je zjednodušeně řečeno skoro všechno, co z rostliny na poli zůstane, když sklidíte třeba klasy kukuřice nebo pšenice,“ vysvětlil Dvořák.
Problém je, že průmyslově využívané bakterie často nedokážou takové cukry zpracovat. Vědci to ale bakterii Pseudomonas putida naučili. Prozkoumali její metabolismus, vložili do něj na úrovni DNA nové 'součástky' a poté nechali na bakterii ve zkumavce působit laboratorní evoluci, aby si na nový cukr zvykla.
„To se povedlo a nám se následně podařilo rozluštit, jak proces přizpůsobování bakterie na nový cukr probíhal. Dalo by se říct, že jsme tak trochu nahlédli pod pokličku evoluce, jejíž směřování ale bylo do značné míry určeno našimi cílenými zásahy do metabolismu bakterie,“ uvedla spoluautorka studie Barbora Popelářová z mikrobiologického oddělení Přírodovědecké fakulty. Nový přístup autoři nazývají synteticky směrovanou adaptací.
