p Pesquisadores da TU Graz e da Ruhr University Bochum mostram no jornal Catálise ACS como a atividade catalítica das cianobactérias, também conhecido como algas verde-azuladas, pode ser significativamente aumentado. Isso traz um grande passo para a aplicação biotecnológica e, portanto, ecologicamente correta. p Cianobactéria, apesar de manchar a água de verde por meio de seus pigmentos especiais, são coloquialmente conhecidas como "algas azul-esverdeadas, "e converter a energia da luz em energia química de forma particularmente eficaz graças às suas células fotossintéticas altamente ativas. Isso os torna atraentes para aplicação biotecnológica, onde eles poderiam ser usados ​​como biocatalisadores ambientalmente amigáveis ​​e prontamente disponíveis para a produção de novos produtos químicos usando enzimas especificamente introduzidas.

p Disponibilidade de luz limitada

p O que parece bom em teoria, ainda enfrenta obstáculos na implementação tecnológica prática em larga escala. Um fator limitante decisivo é atualmente a disponibilidade de luz, como Robert Kourist do Instituto de Biotecnologia Molecular da Universidade de Tecnologia de Graz explica:"Quando as cianobactérias crescem densamente, ou seja, em altas concentrações, apenas as células localizadas do lado de fora recebem luz suficiente. Por dentro está muito escuro. Isso significa que a quantidade de catalisador não pode ser aumentada à vontade. Depois de uma densidade celular de alguns gramas por litro, a atividade fotossintética e, portanto, a produtividade das células diminuem drasticamente. Esta é, obviamente, uma desvantagem considerável para a produção biotecnológica em grande escala. "Em comparação, biocatalisadores previamente estabelecidos, como leveduras, podem ser usados ​​com densidades celulares de 50 gramas por litro e mais. Os organismos de produção estabelecidos têm a grande desvantagem de depender de produtos agrícolas como base de crescimento e, portanto, consumir muitos recursos. "Catalisadores à base de algas podem ser cultivados a partir de água e CO ₂ , então eles são 'verdes' em um sentido duplo. Por esta razão, esforços intensivos estão em andamento para aumentar o desempenho catalítico de cianobactérias, "disse Kourist.

p Fazendo melhor uso da luz disponível

p Juntamente com a Ruhr University Bochum e a Finnish University of Turku, o grupo de trabalho de algas da TU Graz agora conseguiu aumentar precisamente esse desempenho catalítico, redirecionando especificamente o fluxo de elétrons fotossintéticos para a função catalítica desejada. "Pela primeira vez, fomos capazes de medir o fornecimento de energia fotossintética diretamente nas células de uma maneira resolvida no tempo, de modo que fomos capazes de identificar gargalos no metabolismo, "explica Marc Nowaczyk da cadeira de Bioquímica Vegetal da Ruhr University Bochum." Desligamos um sistema no genoma da cianobactéria que supostamente protege a célula da luz flutuante. Este sistema não é necessário em condições de cultivo controladas, mas consome energia fotossintética. Energia que preferimos colocar na reação alvo, "explica Hanna Büchsenschütz, estudante de doutorado na TU Graz e primeira autora do estudo. Desta maneira, o problema da baixa produtividade das cianobactérias devido às altas densidades celulares pode ser resolvido. "Colocando de outra forma, só podemos usar uma certa quantidade de células. É por isso que temos que fazer as células funcionarem mais rápido. Desenvolvemos um método usando a chamada engenharia metabólica que torna as cianobactérias muito mais maduras para aplicação biotecnológica, "disse Kourist.

p Além de aumentar a produtividade da própria célula por meio de intervenções direcionadas no nível do gene, os pesquisadores de Graz também estão trabalhando em novos conceitos para o processo de cultivo de algas. Uma abordagem é introduzir fontes de luz diretamente na suspensão de células, por exemplo, através de mini LEDs. Novas geometrias também estão sendo experimentadas. Assim, cianobactérias na forma de pequenas esferas encapsuladas, as chamadas "contas, "pode ​​absorver mais luz no geral. Robert Kourist comenta:" É muito importante desenvolver todas as medidas no caminho para a aplicação industrial em larga escala de biocatalisadores à base de algas de uma forma integrada. Isso só é possível com pesquisa interdisciplinar que analisa a função de uma enzima da mesma forma que olhamos para a engenharia na célula fotossintética. "