Valorizing industrial by-products to produce high added value chemicals by engineering Yarrowia lipolytica microorganisms

Το έργο

Τα τερπενοειδή (ή ισοπρενοειδή) αποτελούν μία από τις πιο μεγάλες και ποικιλόμορφες κατηγορίες φυσικών προϊόντων, απαριθμώντας πάνω από 80.000 γνωστές ενώσεις, και έχουν πολλές χρήσεις στη βιομηχανία ως αρώματα, πρόσθετα τροφίμων, βιομηχανικά χημικά και φαρμακευτικά προϊόντα. Παράγονται κυρίως από φυτά, ωστόσο η εμπορική ανάκτησή τους έχει αρκετούς περιορισμούς λόγω των χαμηλών αποδόσεων και της μη-σταθερής ποιότητας των αποσταγμάτων. 

Η ανάπτυξη μοριακών εργαλείων επέτρεψε την τροποποίηση μικροοργανισμών και την εκτροπή του μεταβολισμού προς προϊόντα υψηλής αξίας. Αρκετά τερπενοειδή παράγονται επιτυχώς από την ζύμη S. cerevisiae. Ωστόσο, η ελαιοπαραγωγός ζύμη Yarrowia lipolytica μπορεί να προσφέρει πλεονεκτήματα λόγω της χρήσης διαφόρων βιομηχανικών παραπροϊόντων ως φθηνές πηγές άνθρακα και ύπαρξης ενός πολύ ενεργού υπεροξυσώματος, που μπορεί να λειτουργήσει ως οργανίδιο παραγωγής τερπενοειδών.

Στην πρόταση VALORY, προτείνουμε την ανασύσταση της βιοσυνθετικής οδού τερπενοειδών στα υπεροξεισώματα της ζύμης Y.  lipolytica για την παραγωγή τερπενοειδών. Οι παράμετροι που επηρεάζουν τη βιοσύνθεση των τερπενοειδών (διαφορετικές πηγές άνθρακα, αναλογία C/N, pH, κ.λπ.) θα αξιολογηθούν προσεκτικά, ενώ ιδιαίτερη έμφαση θα δοθεί σε όξινα λάδια και ακατέργαστη γλυκερίνη ως πηγές άνθρακα, καθώς ενεργοποιούν την υπεροξυσωμική λειτουργία με αποτέλεσμα την παραγωγή ακέτυλο-CoA, το οποίο είναι το αρχικό υπόστρωμα για τη βιοσύνθεση τερπενοειδών. Η δυνατότητα παραγωγής τερπενοειδών θα μελετηθεί σε εργαστηριακό βιοαντιδραστήρα και θα αξιολογηθούν διαφορετικές μέθοδοι συλλογής των τερπενοειδών.

Valory-project_overview-2
Valory-project_overview-4

Αντικείμενο

Αντικείμενο του έργου VALORY, είναι η ανασύνθεση της βιοσυνθετικής οδού των τερπενοειδών σε εξειδικευμένα οργανίδια, όπως τα υπεροξεισώματα, στη Y. lipolytica, με στόχο την παραγωγή σημαντικών ποσοτήτων τερπενοειδών από φθηνές πηγές άνθρακα προερχόμενες από παραπροϊόντα βιομηχανικών διεργασιών. Η ίδια προσέγγιση έχει ήδη ξεκινήσει και αναπτυχθεί στη ζύμη S. cerevisiae. Πλεονέκτημα όμως της χρήσης της Y. lipolytica είναι η ύπαρξη μεγαλύτερων και ενεργότερων υπεροξεισωμάτων, έναντι του S. cerevisiae, και η ικανότητά της να καταναλώνει υποστρώματα από φθηνές πηγές άνθρακα. Για την επίτευξη αυτού του στόχου, αρχικά, γονίδια προερχόμενα από τον S. cerevisiae και άλλα βακτήρια θα ενσωματωθούν διαδοχικά στο γονιδίωμα ενός εξελιγμένου στελέχους Y. lipolytica. Συνθάσες τερπενίων με εμπορικό ενδιαφέρον, όπως το λιμονένιο,  το βαλενσένιο και η σκλαρεόλη σκαλερόλη, θα εισαχθούν στο υπεροξείσωμα της ζύμης Y. lipolytica και θα δοκιμαστούν ως προς την παραγωγή τους. Οι μεταβολικές παράμετροι που επηρεάζουν τη βιοσύνθεση τερπενοειδών, όπως οι διαφορετικές πηγές άνθρακα, ο λόγος άνθρακα-αζώτου στο υπόστρωμα, το pH, και άλλα θα μελετηθούν σε πειράματα μικρής κλίμακας. Ιδιαίτερη έμφαση θα δοθεί στη χρήση εναλλακτικών πηγών άνθρακα στο μέσο καλλιέργειας, όπως τα απόβλητα έλαια και η ακατέργαστη γλυκερίνη). Η λειτουργικότητα των ενζύμων CYP450s θα αξιολογηθεί επίσης, ενώ θα διερευνηθούν τροποποιήσεις που επηρεάζουν το μέγεθος και τον αριθμό των υπεροξεισωμάτων, με στόχο την αύξηση του όγκου τους. Παράλληλα με όλες τις τροποποιήσεις που θα μελετηθούν και δεδομένου ότι η ανάκτηση των τερπενίων αποτελεί σημαντικό στάδιο της διεργασίας, θα μελετηθούν παράγοντες που επηρεάζουν την ανάκτησή τους, όπως καταλληλότητα διαλύτη, μέθοδος προκατεργασίας βιομάζας και άλλα, καθώς επίσης και η κατανομή τους (ενδοκυτταρική ή εξωκυτταρική). Τέλος, η παραγωγή τερπενίων από τουλάχιστον ένα τροποποιημένο στελέχους θα επιδειχθεί πιλοτικά σε βιοαντιδραστήρας (συνολικού όγκου 2L) και θα αξιολογηθούν οι βελτιστοποιημένες συνθήκες ανάκτησής τους, ενσωματώνοντας παράλληλα τεχνολογίες διαχωρισμού μεμβρανών.

Το έργο VALORY έχει ενταχθεί στη Δράση του ΕΛ.ΙΔ.Ε.Κ. «Χρηματοδότηση της Βασικής Έρευνας (Οριζόντια υποστήριξη όλων των Επιστημών)» [ID 16618 – Υποέργο 1 (MIS: 5163923)] του Εθνικού Σχεδίου Ανάκαμψης και Ανθεκτικότητας «Ελλάδα 2.0» με τη χρηματοδότηση της Ευρωπαϊκής Ένωσης-Next Generation EU και συγχρηματοδοτείται από εθνικούς και ενωσιακούς πόρους μέσω της Προκήρυξης και της Απόφασης χορήγησης χρηματοδότησης της Διευθύντριας του Ελληνικού Ιδρύματος Έρευνας και Καινοτομίας (ΕΛ.ΙΔ.Ε.Κ.). Η συνολική διάρκεια του έργου είναι 24 μήνες και ο συνολικός προϋπολογισμός του 290.432€.

Το Έργο με Μια Ματιά​

Ερευνητικοί φορείς
1
Μήνες
1
Ενότητες Εργασίας
1
Παραδοτέα
1

Επιστημονικοί Στόχοι

Οι βασικοί στόχοι του έργου VALORY συνοψίζονται στος παρακάτω

Επικοινωνία

Συντονιστής και Επιστημονικά Υπεύθυνος έργου

Δρ. Αντώνιος Μακρής

makris@certh.gr
2311 257541

Το έργο VALORY έχει ενταχθεί στη Δράση του ΕΛ.ΙΔ.Ε.Κ. «Χρηματοδότηση της Βασικής Έρευνας (Οριζόντια υποστήριξη όλων των Επιστημών)» [ID 16618 – Υποέργο 1 (MIS: 5163923)] του Εθνικού Σχεδίου Ανάκαμψης και Ανθεκτικότητας «Ελλάδα 2.0» με τη χρηματοδότηση της Ευρωπαϊκής Ένωσης-Next Generation EU και συγχρηματοδοτείται από εθνικούς και ενωσιακούς πόρους μέσω της Προκήρυξης και της Απόφασης χορήγησης χρηματοδότησης της Διευθύντριας του Ελληνικού Ιδρύματος Έρευνας και Καινοτομίας (ΕΛ.ΙΔ.Ε.Κ.).

Greece 2.0_NextGeneration_en_1

Επιστημονικά Υπεύθυνος έργου

Δρ. Αντώνιος Μακρής

makris@certh.gr
2311 257541

Copyright 2025 © All rights reserved | Powered by GBM Solutions

Skip to content