Os pesquisadores estudaram os sistemas que controlam a produção de lipídios na bactéria Rhodobacter sphaeroides para aumentar a produção de lipídios para uso industrial. Crédito:Laboratório de Ciências Moleculares Ambientais do DOE
Bactérias e outros micróbios podem bombear blocos de construção para biocombustíveis. Infelizmente, fazer com que os micróbios produzam blocos de construção suficientes, lipídios, apresenta um desafio significativo. Os micróbios muitas vezes ficam aquém do que poderiam teoricamente produzir. Este estudo examinou variantes mutantes com alto teor de lipídeos de Rhodobacter sphaeroides. Os cientistas mostraram que alterar o envelope da célula bacteriana resulta em mais lipídios em relação à cepa original.
O conhecimento dos mecanismos que limitam a produção de lipídios microbianos pode revelar novas estratégias para aumentar o rendimento de lipídios. O resultado? Aumento da viabilidade econômica de alternativas aos combustíveis ou produtos químicos atualmente derivados do petróleo.
Os lipídios microbianos são substitutos potenciais para combustíveis e produtos químicos à base de petróleo; Contudo, sua produção muitas vezes fica aquém do rendimento teórico, e estratégias de melhoria são necessárias. Pesquisadores do Centro de Pesquisa de Bioenergia dos Grandes Lagos do Departamento de Energia dos EUA (DOE); a Universidade de Wisconsin-Madison; e o Laboratório de Ciências Moleculares Ambientais (EMSL), uma instalação de usuário do DOE Office of Science, baseado em sua pesquisa sobre a produção de lipídios microbianos, examinando uma nova classe de mutantes Rhodobacter sphaeroides que exibiam maior acúmulo de lipídios em relação à cepa parental. Os pesquisadores usaram o microscópio eletrônico de crio-transmissão FEI Tecnai T-12 e o microscópio de fluorescência de super-resolução com iluminação estruturada na EMSL.
Eles determinaram que os perfis de sensibilidade química indicavam que os mutantes com alto teor de lipídios eram sensíveis a drogas que têm como alvo o envelope celular. Eles também observaram mudanças na forma das células, sugerindo alterações anteriormente não descritas no envelope da célula bacteriana poderia ser usado para aumentar a produção de lipídios. Mais importante, um subconjunto dos mutantes com alto teor de lipídios secretou lipídios. Dois mutantes acumularam aproximadamente 60 por cento de seus lipídios totais extracelularmente, potencialmente permitindo a fácil recuperação de um produto de um biorreator.
Quando uma das cepas de maior secreção de lipídios foi cultivada em um biorreator de lote alimentado, seu conteúdo lipídico era comparável ao de micróbios oleaginosos, definidos como aqueles que acumulam 20 por cento ou mais de seu peso celular seco como lipídio. O conhecimento dos mecanismos biológicos que limitam a produção de lipídios pode informar novas estratégias de engenharia genética e crescimento e permitir que essa importante classe de moléculas seja adotada como combustíveis ou produtos químicos em maior escala.