Detaily článku

Přeměna oxidu uhličitého na biopaliva na bázi mikrořas

Vědci zkoumají genetický senzor modrého světla pro zdvojnásobení produktivity oleje u průmyslových mikrořas

Mikrořasy, řasy, které nelze vidět pouhým okem, absorbují oxid uhličitý a produkují oleje, které lze využít jako biopaliva. Tato biopaliva, která mohou mít negativní vliv na emise uhlíku, jsou slibnou alternativou ke konvenčním fosilním palivům. Biologické procesy, které umožňují těmto mikrořasám produkovat oleje, však nejsou zcela známy.

Výzkumný tým vedený profesorem XU Jianem z Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology (QIBEBT), Chinese Academy of Sciences (CAS), nyní objevil genetický senzor modrého světla, který reguluje syntézu oleje v průmyslové mikrořase, a využil tento objev ke zdvojnásobení produktivity olejů z mikrořas.

Datum: 12.4.2022

přeměna světla na oleje s pomocí mikrořas

Navrhli novou technologii nazvanou Blue-Light Induced Oil synthesis (BLIO), která má velký význam pro přeměnu oxidu uhličitého na biopaliva na bázi mikrořas. Jejich výsledky byly zveřejněny 29. března v časopise Nature Communications.

U řas produkujících olej, tzv. olejnatých mikrořas, způsobují environmentální stresy, jako je nedostatek živin, vysoké osvětlení nebo teplo, obvykle hromadění oleje. Tyto oleje s vysokou energetickou hustotou jsou triacylglyceroly (TAG), prekurzory bionafty. Mikrořasy jsou slibnou surovinou pro výrobu TAG díky svému rychlému růstu a vysokému obsahu oleje.

Vědci již dlouho vědí, že produkce oleje je součástí reakce buněk mikrořas na stresy prostředí, ale využití těchto poznatků pro vyšší produktivitu oleje je obtížné, protože jim chybí úplné pochopení toho, jak tento proces funguje.

Výzkumný tým QIBEBT již dlouho hledá lepší způsob, jak u mikrořas vyvolat produktivitu oleje. "Nové environmentální podněty, které umožňují účinnou a přesnou kontrolu sestavování buněčných TAG, ale zároveň neohrožují produktivitu biomasy, jsou velmi žádoucí," uvedl ZHANG Peng, postdoktorand v Single-Cell Center of QIBEBT.

Tým již více než deset let studuje průmyslovou olejnatou mikrořasu Nannochloropsis oceanica, druh mořské mikrořasy, která dokáže produkovat vysoce hodnotné oleje z mořské vody a CO2.

Jejich dlouhá cesta hledání nového podnětu, který by mohli přesněji ovládat pro produkci oleje, je nakonec dovedla k modrému světlu. Výzkumný tým objevil dosud neznámou dráhu "BlueLight-NobZIP77-NoDGAT2B".

Když je živin, jako je dusík, dostatek, regulátor vnímající modré světlo zvaný NobZIP77 by v mikrořasách vypnul produkci TAG tím, že by inhiboval expresi enzymů produkujících olej, jako je NoDGAT2B. "Při nedostatku dusíku se však sníží množství chlorofylu a, který normálně pohlcuje modré světlo, což vede k tomu, že do jádra, v němž se nachází NobZIP77, proniká více modrého světla. Zvýšené vystavení NobZIP77 modrému světlu uvolňuje jeho inhibiční účinek na enzymy syntetizující TAG a uvolňuje NoDGAT2B k produkci většího množství TAG." ZHANG Peng vysvětlil.

"Takový stručný mechanismus, který spojuje detekci světla se syntézou TAG, nebyl dosud znám, a proto je docela vzrušující," dodal XIN Yi, docent v Single-Cell Center.

Na základě těchto zjištění tým vymyslel technologii BLIO, při níž je mikrořasa s odstraněným NobZIP77 nejprve vystavena bílému a poté modrému světlu. Výsledkem je úroveň špičkové produktivity TAG, která je dvojnásobná oproti nemodifikované mikrořase při konstantním bílém světle.

"Kvalita světla je velmi žádoucím nástrojem kontroly. Náš objev v této studii tak ukazuje nový směr ve vývoji surovin, konstrukci fotobioreaktorů nebo řízení bioprocesů," uvedl XU Jian, vedoucí Centra pro jednobuněčné mikroorganismy a hlavní autor studie.

Výzkumníci se domnívají, že tento genetický mechanismus je široce přítomen v mikrořasách a vyšších rostlinách, a představují si budoucnost, kdy technologie BLIO a její varianty přispějí k okolnostem, kdy je vyžadována vysoce účinná přeměna CO2 na oleje nebo jiné makromolekuly.

Zdrojem informací je Chemeurope.

Pro kompletní informace si přečtěte celý článek.