Molekulární biotechnologie

Řasy jsou cenným zdrojem mnoha cenných látek s vysokou komerční hodnotou a průmyslovým využitím. Některé látky jsou v řasách obsaženy jen ve velmi malém množství, což komplikuje jejich komercializaci. Naše laboratoř je zaměřena na aplikovanou genetiku a molekulární biologii mikrořas. Věnujeme se především genetickým modifikacím, které vedou ke zvýšení obsahu vybraných látek. Pro tyto účely používáme metody:

Crispr/Cas9 – pro knock-out genů kompetitivních metabolických drah.

Génová nadexprese – pro nadprodukci cílových látek. Při této metodě se k vybraným genem přidají regulační elementy, které zvyšují jejich expresi v buňce. Zvýšení produkce prekurzorů následně vede ke zvýšení produkce cílové látky.

Náhodná mutageneze – proces, při kterém využíváme UV radiaci nebo mutagenní látku (např. etyl metansulfonát), které způsobují náhodné mutace v DNA. Některé tyto změny mohou mít pozitivní charakter a zvýšit tak produkci cílové molekuly. Výhodou náhodné mutageneze je, že takto připravené buňky nepatří mezi geneticky modifikované organismy a tudíž nepodléhají jejich složité legislativy pro kultivaci.

Současná práce

Rozsivky - bohatý zdroj karotenoidů

Našim cílem je genetická modifikovace rozsivky Phaeodactylum tricornutum, která umožní zvýšit produkci fukoxantinu, karotenoidu s velkým medicínským potenciálem. Jedním ze způsobů nadprodukce fukoxantínu je nadexprese vybraných genů, které jsou součástí metabolické dráhy fukoxantinu. Zároveň se věnujeme designu vhodných vektorů, se silným promotorem pro zefektivnění nadexprese genů. Dále je to editace genomu pomocí Crispr / Cas systému pro vyřazení kompetitivních metabolických drah. V neposlední řadě je to náhodná mutageneze, kde vyvíjíme metody UV / chemické mutageneze s rychlým screeningem odhalujícím mutanty s nadprodukcí fukoxantinu.

Tato práce je podpořena projektem NCK a projektem Mezinárodní mobilita výzkumných pracovníků Mikrobiologického ústavu AV ČR, v. v. i. č. 2“, registrační číslo  CZ.02.2.69/0.0/0.0/18_053/0017705

Detekce kontaminace

Ve velkoobjemových kultivačních procesech je nezbytné sledovat růst kultury a zabránit případné kontaminaci, která by znehodnotila finální produkt. Detekce kontaminace založená na molekulárních markerech (DNA, RNA) je v současnosti nejefektivnější způsob jak časně identifikovat kontaminovanou kulturu. V laboratoři jsme vyvinuli způsob jak identifikovat rychle rostoucí kmen - potenciální kontaminant mikrořasy Chlorella sp. v kulturách rozsivky Phaeodactylum tricnornutum. Zároveň spolupracujeme na vývoji detekce kontaminace dalších organismů. Tato práce je podpořená projektem NCK.