Zeitschrift für mikrobielle und biochemische Technologie

Abstrakt

Bakterielle Kohlenstoffspeicherung für höherwertige Produkte

Christopher J. Brigham, Kazuhiko Kurosawa, ChoKyun Rha und Anthony J. Sinskey

Mikroorganismen haben unterschiedliche Systeme entwickelt, um in Stresszeiten Kohlenstoff zu speichern. In der natürlichen Umgebung der Zelle kann der gespeicherte Kohlenstoff dann für das Wachstum genutzt werden, wenn andere Nährstoffe besser verfügbar sind. Die Speicherung von Kohlenstoff und anderen Nährstoffen ist im gesamten prokaryotischen und eukaryotischen Lebensbereich allgegenwärtig. Diese Kohlenstoffspeichermoleküle sind von großer industrieller Bedeutung. Sie können als Mehrwertprodukte nützlich sein, entweder als Biopolymere oder als Biokraftstoffe. Zellen werden in großen Mengen gezüchtet und diese Verbindungen werden geerntet, normalerweise als Ersatz für ein Produkt auf Erdölbasis. Heutzutage sind ganze Industrien entstanden, die auf der Produktion und Nutzung dieser Verbindungen basieren. Wir konzentrieren uns auf zwei Bakterien, die als Paradigmen ihrer jeweiligen Kohlenstoffspeicherstrategie gelten könnten: Ralstonia eutropha und Rhodococcus opacus. R. eutropha wurde als Produzent von Polyhydroxyalkanoat (Bioplastik) gut untersucht und R. opacus ist ein Modellbakterium für die Produktion von Triacylglycerol (TAG) mit hohen Erträgen für Biokraftstoffe. Beide Arten produzieren Kohlenstoffspeichermoleküle, die möglicherweise unsere Abhängigkeit von fossilem Erdöl verringern können. In beiden Fällen müssen jedoch Herausforderungen bewältigt werden, bevor mit diesen Organismen rentable Produktionssysteme etabliert werden können. In dieser Übersicht untersuchen wir frühere und aktuelle Arbeiten zur Bewältigung dieser Herausforderungen.