Ændringer i bakteriecellevæggen producerer flere fedtmolekyler

Bakterier og andre mikrober kan pumpe byggestenene ud for biobrændstoffer. Desværre, få mikrober til at producere nok byggesten, lipider, udgør en betydelig udfordring. Mikrober mangler ofte, hvad de teoretisk kunne producere. Denne undersøgelse undersøgte højlipid-mutante varianter af Rhodobacter sphaeroides. Forskerne viste, at ændring af bakteriecellekappen resulterer i flere lipider i forhold til forældrestammen.

Viden om de mekanismer, der begrænser mikrobiel lipidproduktion, kan afsløre nye strategier til at øge lipidudbyttet. Resultatet? Øget økonomisk levedygtighed af alternativer til brændstoffer eller kemikalier, der i øjeblikket stammer fra olie.

Mikrobielle lipider er potentielle erstatninger for petroleumsbaserede brændstoffer og kemikalier; imidlertid, deres produktion er ofte kortere end det teoretiske udbytte, og strategier til forbedring er nødvendige. Forskere fra U.S. Department of Energy (DOE) Great Lakes Bioenergy Research Center; University of Wisconsin-Madison; og Environmental Molecular Sciences Laboratory (EMSL), en DOE Office of Science brugerfacilitet, bygget på deres forskning i mikrobiel lipidproduktion ved at undersøge en ny klasse af Rhodobacter sphaeroides-mutanter, der udviste øget lipidakkumulering i forhold til forældrestammen. Forskerne brugte FEI Tecnai T-12 kryotransmissionselektronmikroskop og struktureret belysnings superopløsningsfluorescensmikroskop på EMSL.

De fastslog, at de kemiske følsomhedsprofiler indikerede, at mutanter med høj lipid var følsomme over for lægemidler, der er målrettet mod cellekappen. De observerede også ændringer i celleform, tyder på, at tidligere ubeskrevne ændringer i bakteriecellekappen kunne bruges til at øge lipidproduktionen. Vigtigere, en undergruppe af højlipidmutanterne udskilte lipider. To mutanter akkumulerede cirka 60 procent af deres samlede lipider ekstracellulært, potentielt muliggør nem genvinding af et produkt fra en bioreaktor.

Da en af ​​de højest lipid-secernerende stammer blev dyrket i en fed-batch bioreaktor, dets lipidindhold var sammenligneligt med olieholdige mikrober, defineret som dem, der akkumulerer 20 procent eller mere af deres tørre cellevægt som lipid. Viden om de biologiske mekanismer, der begrænser lipidproduktionen, kan informere om nye gensplejsnings- og vækststrategier og gøre det muligt for denne vigtige klasse af molekyler at blive adopteret som brændstoffer eller kemikalier i større skala.