Přejít na hlavní obsah

Nová laboratoř MUNI přizpůsobuje bakterie průmyslovému využití

Aktuálně pracují na použití k výrobě bioplastů nebo biopaliv druhé generace.

Pavel Dvořák strávil několik let na postdocu v zahraničí. Teď dostal šanci vést na Masarykově univerzitě vlastní výzkumnou skupinu.

Některé škodí, jiné jsou prospěšné a většinu z nich ani neznáme. Řeč je o bakteriích, s nimiž pracuje také nová laboratoř bioinženýrství mikrorganismů na Přírodovědecké fakultě MU. Aktuálně se snaží uzpůsobit jednu z bakterií rodu Pseudomonas tak, aby se dala využít na výrobu bioplastů nebo biopaliv druhé generace.

Řada bakterií má zajímavé vlastnosti pro vědu i praktické využití. Vytvářejí různé látky, které jsou potřeba ve zdravotnictví či průmyslu. Často ale produkují třeba jen velmi malé množství účinných látek nebo to dělají za podmínek, které se nedají dlouhodobě udržovat. Právě to se snaží bioinženýři změnit a upravují bakterie, aby byly efektivnější. Dělají to převážně tak, že do nich vnáší geny z jiných organismů, které zlepšují jejich původní vlastnosti.

Zkoumaná pseudomonáda je původně půdní mikroorganismus a je velmi odolná vůči různým typům stresu. Vědci zvažují, že by ve specifických aplikacích mohla nahradit i některé tradiční bakterie využívané v průmyslu jako Escherichia-coli nebo potravinářské kvasinky.

Pseudomonas putida

„My se naši pseudomonádu snažíme přimět k tomu, aby uměla rozkládat více typů sacharidů a tedy zpracovat širší spektrum substrátů z nestravitelných složek rostlinné biomasy, které se nachází například v listech či stoncích, pro výrobu farmaceuticky zajímavých látek či biopaliv druhé generace. Naše bakterie v sobě navíc umí hromadit biopolymery, které by případně mohly nahradit klasické plasty,“ přiblížil práci nově vzniklé laboratoře její vedoucí Pavel Dvořák.

Po letech v zahraničí zpět v Brně

Do Brna se vrátil z postdocu ve Španělsku. Při studiu na MUNI se nejdříve věnoval proteinovému inženýrství, tedy úpravám jednotlivých enzymů, které urychlují průběh chemických reakcí. Na studijní stáži ve Španělském národním centru pro biotechnologie se však dostal k problematice metabolického inženýrství mikroroganismů, která se mu zalíbila. Jde o obor, který se věnuje úpravám celých metabolických drah a jejich vkládání do hostitelských organismů (například bakterií), kde pak produkují požadované látky.

V biotechnologickém centru v Madridu získal nakonec i stipendium Marie Skłodowské-Curie od Evropské komise a strávil tam necelé čtyři roky. Letos se i díky nabídce na založení vlastní laboratoře vrátil na Masarykovu univerzitu a přenesl si do Brna právě výzkum pseudomonád.

Grafika ilustruje, co s Pseudomonádou vědci dělají. Upravují její interiér (metabolismus) metodami metabolického inženýrství i exteriér (ovlivňují, jaké enzymy buňka vynáší na svůj povrch) s cílem efektivněji přeměňovat komplexní substráty, jako je odpadní rostlinná biomasa na bioprodukty (VAC = value added chemicals, tj. látky s přidanou hodnotou).

„Už ve Španělsku jsme dosáhli toho, že bakterie umí paralelně zpracovat více cukrů a chceme pokračovat v rozšiřování jejich počtu. Podařilo se nám také na povrch pseudomonády vynést struktury, na které se navážou enzymy, které jsou schopny rozložit složitější polysacharidy a případně i jiné polymerní substráty na menší a pro bakterii lépe využitelné části,“ přiblížil svou práci Dvořák.

S kolegy v Brně pak chce pracovat také na vytváření syntetických bakteriálních konsorcií. „V přírodě se na různých činnostech jako čištění vody či rozklad biomasy, nepodílí jen jeden bakteriální druh. Vždycky je to skupina mikroorganismů, z nichž každý umí něco trochu jiného a vzájemně se tak doplňují. Rádi bychom tedy zkusili upravit více bakteriálních kmenů, a vytvořit tak společenstva, která by uměla zpracovávat ještě širší spektrum sacharidů a dalších například aromatických látek.“

Šance rozběhnout vlastní výzkumnou skupinu

Zpět na Masarykovu univerzitu ho přilákalo dobré zázemí a také směřování mikrobiologického výzkumu. „Brno vnímám jako perspektivní místo pro rozvoj vědy ve středoevropském prostoru. Založit si vlastní laboratoř jinde ve světě hned po postdocu je vzhledem k velké konkurenci velmi složité, ale tady jsou nová a výborně vybavená centra, která nemají vždy dostatek lidí se zkušenostmi ze zahraničí, takže jsem využil šanci, která tu teď je,“ podotkl Dvořák.

Na rozběhnutí laboratoře získal peníze díky juniorskému grantu od Grantové agentury ČR a už má také domluvené doktorandy a další kolegy. Včetně technika by měla mít jeho skupina zatím pět členů. „Vést vlastní laboratoř je obrovský skok. Zatím jsem byl zvyklý řídit jen sám sebe a svůj čas a najednou musím trochu pomáhat a řídit čas i dalším lidem. Je třeba je vést, ukazovat jim nové techniky a také přemýšlet o směřování celé laboratoře či získávání peněz na další výzkum. Je to docela šílený multitasking, do kterého patří i objednávání materiálu nebo psaní článků,“ říká o své nové zkušenosti.

Náročnou práci musí ještě skloubit s rodinou. Do ciziny před lety odjížděl s manželkou a půlroční dcerou a narodila se mu ještě další dcera. „Kromě péče o rodinu taky rád běhám a v Madridu jsem začal hrát badminton. V tom bych tady chtěl pokračovat,“ dodal Dvořák s tím, že se mu v Česku chybí snad jen výborné jídlo a občas slunce.

„Ve Španělsku jsou lidé také víc otevření a přátelští. Ne vždy to je možná upřímné, ale když člověk nemá nejlepší náladu a ráno se na něj v práci všichni usmívají a snaží se být příjemní, tak je to mnohem povzbudivější, než když jsou lidé zakabonění. A to se v Česku bohužel občas stává. Naštěstí ale ne na oddělení mikrobiologie na Masarykově univerzitě,“ říká s úsměvem.

Hlavní novinky