Разработана полногеномная модель цианобактерии
Ученые создали одну из первых глобальных моделей для азотфиксирующей фотосинтезирующей цианобактерии Cyanothece sp. ATCC 51142. Это важный шаг в направлении инженерии бактерий для производства биотоплива.
Эта модель реконструкции и симуляции метаболизма в масштабе генома описывает полный метаболизм цианобактерии, а не только изолированные пути.
"Модель детально описывает, как углерод и энергия распределяются по клетке для фотосинтеза и дыхания", — сказал микробиолог Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) доктор Алекс Беляев. "Она послужит как платформой для разработки аналогичных моделей для других цианобактерий, так и инструментом инженерии для манипулирования фотосинтезирующими микроорганизмами с целью улучшения производства биотоплива".
Цианобактерии — потенциальные платформы для производства биотоплива благодаря способности к фотосинтезу, относительно высокой скорости роста, толерантности к экстремальным условиям и накоплению больших количеств внутриклеточных соединений. Однако из-за их сложности было разработано лишь несколько моделей для их исследования.
Используя комбинированные вычислительные и экспериментальные подходы, ученые исследовали взаимодействие фотосинтетических и дыхательных потоков. Они моделировали потоки фотонов и распределение потоков электронов в условиях переменного качества и интенсивности света, а также проанализировали вклад различных путей переноса электронов в рост.
Для проверки предсказанных изменений скорости роста Cyanothece 51142 в ответ на изменение светового потока использовался новый специально созданный фотобиореактор в PNNL. Этот прибор сочетает онлайн-мониторинг газов и управляемую обратной связью подсветку для получения высокоточных физиологических данных о взаимосвязи между фотосинтетической эволюцией O2 и производством H2 у Cyanothece 51142.
Команда будет применять модель для количественного анализа светозависимого производства водорода и поиска путей повышения эффективности этого процесса.