Mikrobiális Biotechnológia Kutatócsoport

Kutatás

GÁZNEMŰ BIOÜZEMANYAGOK

Alternatív bioüzemanyagok olyan megújuló energiaforrásokból állíthatóak elő, mint pl. a Nap. A fényenergia egyrészt közvetlenül hasznosítható fotobiohidrogén termelésre, másrészt biomasszává, energianövénnnyé vagy szerves hulladékká alakítható. A szerves anyagok akár hidrogén akár biogáz termelésre használhatóak anaerob sötét fermentáció segítségével.

Biogáz

A biogáz termeltetése egy komplex anaerob erjedési folyamat, mely számos mikróba - láncba szerveződő - működését foglalja magában. Ez a metabolikus együttműködés rengeteg egymást követő biokémiai reakció eredménye, melyekhez elágazó, illetve alternatív, kompetitív reakcióutak kapcsolódnak.

Kutatásaink célja, hogy megértsük a fermentációs folyamat alapjául szolgáló teljes metabolikus hálózatot molekuláris és rendszer szinten és ezt felhasználva a biogáz termelését intenzifikálni tudjuk. A folyamatok során bekövetkező eseményeket kémiai analitikai, mikrobiális és metagenomikai eszközökkel követjük. Ezek az ismeretek lehetővé teszik, hogy új biotechnológiai eljárásokat fejlesszünk ki tárolható bioüzemanyagok, biogáz, gazdaságos előállítására.

BIOREMEDIÁCIÓ

Zöld üzemanyagok veszélyes hulladékokból is termeltethetőek. Több ízben sikerrel kapcsoltuk össza a bioremediációs technikákat bioüzemanyag termeléssel. Ezeket a kutatásokat bővítettük ki olajok, zsíros hulladékok, (szubsztituált) alifás és aromás szénhidrogének lebontásának tanulmányozásával aerob és anaerob körülmények között. Számos biotechnológiai eljárást fejlesztettünk ki veszélyes anyagok, olajszármazékok, gyógyszermaradványok ártalmatlanítására. A lebontási folyamatok biokémiai mechanizmusát hagyományos és korszerű nagyátereszőképességű: genomikai, transzkriptomikai, metagenomikai, metatranszkriptomikai módszerekkel tárjuk fel.

Az élő, de nem szaporítható (viable but not culturable (VBNC)) mikróbák feltámasztása és aktiválása környezetvédelmi alkalmazásokhoz.

A bioremediáció sikere nagyban függ a helyi mikroflóra életképességén, aktivitásán illetve a külsőleg hozzáadott mikroorganizmusoknak a helyi mikróbákkal való kölcsönhatásán. A természetes mikrobák többsége nem szaporítható laboratóriumi körülmények között, ezért az ökoszisztémák belső funkcióinak részletes vizsgálata mindenképpen indokolt. A projekt során, dormant (VBNC) baktériumok környezetvédelmi potenciálját aknázzuk ki “felélesztő” faktorokon keresztül. Ez - a kutatási eredményeink és várakozásaink szerint - a környezetvédelemben illetve az iparban hasznosítható, új mikróbák és metabolikus utak azonosításához vezet.

FÁGTERÁPIA – BIOKONTROLL HATÓANYAGOK

A patogén mikrobákat veszélyes bioszennyezőknek tekinthetjük. Laboratóriumunkban a fágterápiás kutatásokat nemrég vezettük be patogén mikrobák megsemmisítésére természetes ellenségük, a bakteriofágok segítségével. A bakteriofágok az antibiotikumok nagyon ígéretes alternatívái/kiegészítői, amelyeknek gyógyszerészeti, élelmiszerbiztonsági, környezetvédelmi és egyéb közegészségügyi alkalmazásai vannak. Humán, állati és növényi patogén mikróbák ellen izolálunk és jellemzünk fágokat mikrobiológiai és genomikai módszerekkel. Ezekből hatékony, szelektív biokontroll készítményeket fejlesztünk. Emellett tanulmányozzuk a fágrezisztencia kialakulását és olyan újabb fágok megjelenését, amely a korábban rezisztens gazdasejteket fertőzni tudják. Legújabban a témát bővítettük fág-, baktérium- vagy gomba eredetű antimikrobiális/antifungális peptidek tanulmányozásával.

FOTOTRÓF BAKTÉRIUMOK REDOX ENZIMEI: SZULFID:KINON OXIDOREDUKTÁZOK

A szulfid oxidációt ősi membrán-kötött szulfid:kinon oxidoreduktázok (SQR) katalizálják. A szulfid oxidáláshoz minden SQR-nek szüksége van FAD kofaktorra és egy redox aktív centrumra, amely esszenciális ciszteinek részvételével képződik. A bíbor, kén, fotoszintetikus baktérium, Thiocapsa roseopersicina, tartalmaz egy VI-os típusú SQR enzimet (TrSqrF), melynek speciális katalitikus sajátságai vannak. Az enzimben található négy cisztein, amelyek a katalízisben játszhatnak szerepet. A projekt célja, hogy mélyebb betekintést nyerjünk új típusú SQR enzimek struktúra-funkció összefüggéseibe.

A Thiocapsa roseopersicina BBS SqrF fehérjénének szerkezete és funkcionális építőkövei.

Duzs et al. BBA Bioenergetics (2020).