Studium mikrobiálního růstu a produkce PHA u vybraných kmenů bakterie Caldimonas thermodepolymerans

Abstract

Cieľom tejto práce bolo porovnať rastové charakteristiky rôznych kmeňov baktérie Caldimonas thermodepolymerans a súčasne s tým porovnať aj ich produkčné schopnosti. V neposlednom rade sa práca venovala aj sledovaniu prítomnosti určitých génov v pozorovaných bakteriálnych kmeňoch, ktoré priamo súvisia s produkciou polyhydroxyalkanoátov (PHA). Teoretická časť práce sa sústredila na charakterizáciu biologicky odbúrateľných polymérov získavaných z bakteriálnych zdrojov (PHA). Zároveň sa táto časť venovala aj priblíženiu tematiky termofilných baktérií a ich potenciálu na biotechnologické aplikácie. Experimentálna časť práce bola zameraná na kultiváciu troch rozdielnych kmeňov tejto termofilnej baktérie, ktoré sa od seba navzájom odlišovali tým, že dva z nich boli geneticky modifikované. Konkrétne išlo o kmeň AI01 (RES), ktorému boli odobrané tri gény kódujúce restrikčné endonukleázy a kmeň phaZ, ktorému bol odstránený gén na tvorbu depolymerázy. Tretím z pozorovaných kmeňov bol divoký kmeň (DSM 15344), vďaka ktorému bolo možné pozorovať, ako odstránenie vybraných génov ovplyvnilo rast mikroorganizmu a jeho schopnosť produkovať PHA. Ústrednou časťou tejto práce bolo stanovenie rastovej krivky, kde boli súčasne analyzované viaceré parametre. Na túto kultiváciu bol zvolený divoký kmeň a kmeň PhaZ. Získané výsledky preukázali, že vďaka svojim odlišným vlastnostiam je kmeň PhaZ schopný dlhšie prežívať aj v prípade nedostatku substrátu a zároveň produkovať vyššie koncentrácie biomasy.The aim of this work was to compare the growth characteristics of different strains of Caldimonas thermodepolymerans and at the same time to compare their production capabilities. Last but not least, the work was also devoted to monitoring the presence of certain genes in the observed bacterial strains, which are directly related to the production of polyhydroxyalkanoates (PHAs). The theoretical part of the thesis focused on the characterization of biodegradable polymers obtained from bacterial sources (PHAs). At the same time, this part was also devoted to the topic of thermophilic bacteria and their potential for biotechnological applications. The experimental part of the work was focused on the cultivation of three different strains of this thermophilic bacterium, which differed from each other in that two of them were genetically modified. Specifically, it was the AI01 strain (RES), which had three genes encoding restriction endonucleases removed, and the phaZ strain, which had its depolymerase gene removed. The third of the strains observed was the wild type (DSM 15344), thanks to which it was possible to observe how the removal of selected genes affected the growth of the microorganism and its ability to produce PHA. The central part of this work was the determination of the growth curve, where several parameters were analyzed simultaneously. For this cultivation, a wild strain and a strain of PhaZ were chosen. The obtained results showed that due to its different properties, the PhaZ strain is able to survive longer even in the absence of substrate and at the same time produce higher concentrations of biomass.