Syanobakteerien geneettinen muokkaus biopolttoaineiden tuotantoa varten

Abstract

Biopolttoaineet ovat uusiutuvia ja ympäristöystävällisiä energianlähteitä, joiden käytöllä voidaan vähentää riippuvuutta öljyyn ja muihin fossiilisiin polttoaineisiin. Syanobakteerit ovat monipuolinen ryhmä fotosynteesiin kykeneviä bakteereita, joita voidaan hyödyntää biotuotannossa. Syanobakteerien käyttöä on tutkittu myös biopolttoaineiden tuotannossa ja moni syanobakteerikanta on osoittautunut lupaaviksi tuotto-organismeiksi. Esimerkiksi Synechocystis sp. PCC 6803, Synechococcus elongatus PCC 7942 ja Synechococcus sp. PCC 7002, jotka ovat hyvin tunnettuja malliorganismeja, on tutkittu tähän käyttötarkoitukseen. Lisäksi nopeasti kasvava Synechococcus elongatus UTEX 2973 on varteenotettava vaihtoehto biotuotantoon. Geneettisesti muokkaamalla syanobakteereja voidaan niiden tuotantotasoa ja kestävyyttä parantaa, ja niille voidaan kehittää uusia metaboliareittejä yhdisteiden tuottamiseksi. Syanobakteerien geneettiseen muokkaukseen käytetään monia työkaluja ja tekniikoita, kuten geenien lisäämistä ja poistamista tai inaktivointia. Myös CRISPR-tekniikoita, emäsmuokkausta ja ribokytkimiä voidaan käyttää esimerkiksi geenien ilmenemisen säätelyyn. Yhdistelemällä tekniikoita voidaan syanobakteeria muokata tarkemmin ja tehokkaammin haluttujen ominaisuuksien korostamiseksi. Yleisiä biopolttoaineita, joita on tuotettu myös syanobakteereilla, on muun muassa etanoli, butanoli ja biodieseli. Geneettisesti muokattujen syanobakteerien käytössä biopolttoaineiden tuotannossa on kuitenkin vielä haasteita. Työkalut syanobakteerien geneettiseen muokkaukseen eivät vielä ole yhtä kehittyneitä kuin muiden laboratoriossa usein käytettyjen bakteerien. Syanobakteerien metaboliaverkostot ovat monimutkaisia, joten niiden muokkauksella voi olla odottamattomia seurauksia. Syanobakteereilla on myös matalampi tuottavuus kuin perinteisesti biopolttoaineiden tuotantoon käytetyillä menetelmillä. Tässä tutkielmassa käydään läpi geneettisesti muokattujen syanobakteerien käyttöä biopolttoaineiden tuotannossa, sekä arvioidaan tulevaisuuden mahdollisuuksia. Geneettisesti muokattujen syanobakteerien käyttö biopolttoaineiden tuotannossa on lupaava tutkimussuunta, mutta tutkimuksen jatkaminen sekä uusien tekniikoiden kehitys on tärkeää tämän potentiaalin hyödyntämiseksi.