Selektyvi gramteigiamų ir gramneigiamų bakterijų augimo greičio kontrolė, siekiant pagerinti bioprodukcijos efektyvumą naudojant elektrinius laukus / Selective growth rate control of gram-positive and gram-negative bacterial strains for the improved bioprocessing by pulsed electric fields (PEF)

Abstract

Projekto tikslas: augimo greičio kontrolės technologijos vystymas monokultūrų ir ko-kultūrų sistemose, pritaikant selektyvią skirtingų bakterijų padermių inaktyvaciją impulsiniais elektriniais laukais (IEL). Naudojant modulines bakterijų ko-kultūrų auginimo sistemas vertingų junginių gamybos efektyvumą galima padidinti nuo 2 iki 970 kartų. Toks skirtingų bakterijų ko-kultūrų auginimas yra sudėtingas biotechnologijos uždavinys, kadangi nėra gerų ir patikimų metodų, kurie leistų išlaikyti optimalų skirtingų bakterijų padermių santykį kokultūrose, kas labai svarbu supaprastinamas anglies šaltinių ir tarpinių metabolitų masės perdavimui ir galutinių produktų biosintezei. Parodyta, kad impulsiniai elektriniai laukai (PEF, pulsed electric fields) gali negrįžtamai elektroporuoti įvairių tipų ląsteles ir tokiu būdų inaktyvuoti įvairias bakterijas. Projekto metu PEF bus taikomi selektyviai skirtingų bakterijų padermių inaktyvacijai ir bus diegiami gramteigiamų ir gramneigiamų bakterijų padermių augimo kontrolei skirtingų bakterijų padermių ko-kultūrų sistemose. Įvairūs PEF parametrai bus testuojami naudojant in silico modeliavimą ir in vitro eksperimentinius tyrimus. Be to, PEF taip pat bus tiriami rekombinantinių baltymų ekstrakcijai iš PEF apdorotų bakterijų. Valuable compounds' bioproduction of the modular bacterial co-culture system is a new emerging approach for metabolic engineering that could result in 2 to 970-fold higher efficiency than that achieved by reference monoculture. One of the main challenges in achieving successful co-culture fermentation processes is to maintain an optimal strain-to-strain ratio, leading to simplified mass transfer of carbon sources and intermediate metabolites for the product biosynthesis. Available methods to maintain co-culture population composition within the desired operation window are not sufficiently reliable to allow upscale of the process. During the project, pulsed electric fields (PEF) are applied for selective different bacterial strain inactivation and will be implemented in growth control of gram-positive and gram-negative bacterial strain control in co-culture systems. Different PEF parameters will be investigated by employing in silico simulation and in vitro experimentation. In addition, PEF will be also applied and investigated for recombinant protein extraction from PEF-treated bacteria. Anotacija anglų kalba Anotacija lietuvių kalba