V. Sekce adaptivních a inovačních technik

Sekce adaptivních a inovačních technik se zabývá vývojem metod a technologií pro kultivaci a výzkum fotosyntetických mikroorganismů. V rámci výzkumu prováděného v této sekci se zabýváme detailní charakterizací zkoumaných biologických systémů v širokém spektru podmínek, zahrnujících podmínky přirozené, prediktivní scénáře a podmínky simulující průmyslová prostředí. Činnost této sekce je zaměřena jak na získávání hlubších vědeckých poznatků, tak na jejich převedení z roviny základního výzkumu do praktických aplikací.

Během posledních let byla v rámci aktivit této sekce vytvořena infrastruktura podporující výzkum a využití potenciálu fotosyntetických mikroorganismů, tj. zejména řas a sinic, v biotechnologických aplikacích. Vedle schopností těchto organismů zachycovat oxid uhličitý ze vzduchu nebo z průmyslových spalin může být fotosyntetická aktivita těchto mikrokroorganismů základem pro výrobu biopaliv nové generace a pro produkci cenných biologických látek, jako jsou např. karotenoidy, nenasycené mastné kyseliny či bílkoviny.

Tato sekce se podílí na řešení následujících projektů:

  • Inovace pro zmírnění dopadů globální změny klimatu; projekt OP VaVpI „CzechGlobe 2020 – Rozvoj Centra pro studium dopadů globální změny klimatu
  • Poskytování expertních znalostí a služeb v systémové biologii; projekt OP VaVaI „C4Sys - Centrum pro systémovou biologii“
  • Výzkum dynamiky složitých reakčních sítí v enzymových reaktorech a fotobioreaktorech; projekt GA ČR

Vedoucí
Ing. Jan Červený, Ph.D.
cerveny.j@czechglobe.cz

Vědecká tajemnice
Petra Literáková

Adresa:
Drásov 470, 66424 Drásov

Zahrnuje:
Oddělení adaptivních biotechnologií
Experimentální velkoobjemový fotobioreaktor
 

Oddělení adaptivních biotechnologií


Červený Jan, Ing., Ph.D. - vedoucí

Vědečtí pracovníci :
Búzová Diana, RNDr., Ph.D.
Literáková Petra, Mgr.
Masuda-Enoki Takako, M.Sc., Ph.D.
Roitsch Thomas, prof., Dr.
Zavřel Tomáš, Mgr., Ph.D.

Doktorandi :
Chmelík Dominik, Mgr.
Fedorko Jan, Mgr.
Segečová Anna, Mgr.

Ostatní :
Jedličková Iveta
Svobodová Kateřina, Ing., Ph.D.
Zlámal Tomáš, Mgr.

 

V Oddělení adaptivních biotechnologií se zabýváme aplikací pokročilých experimentálních metod a systémově biologických přístupů k výzkumu fotosyntetických mikroorganismů a jejich interakce s prostředím. Jedním z cílů oddělení je identifikace mikroorganismů s vhodnou kapacitou pro produkci vybraných cenných látek.

Hlavní činnost oddělení:

  • Budování a provoz sbírky biotechnologicky zajímavých kmenů
  • Vývoj metod pro charakterizaci a efektivní optimalizaci produkčních a adaptačních vlastností
  • Vývoj a návrh technologických řešení pro viabilní řasové biotechnologie
  • Vývoj referenční experimentální platfromy pro validační experimenty
  • Vývoj výpočetní platformy pro prediktivní experimenty (in silico)
  • Vysokokapacitní fluorescenčně mikroskopická analýza populací fotosyntetických kultur na jednobuněčné úrovni
  • Detailní fyziologická charakterizace fotosyntetických mikroorganismů v sérii laboratorních bioreaktorů s přesně řízeným prostředím
  • Optimalizace produkčních podmínek v závislosti na omezeních reálného kultivačního prostředí
  • Třídění směsných populací a selekce podpopulací s vybranými vlastnostmi
  • Aplikace řízeného selekčního tlaku (šlechtění) na vybrané druhy fotosyntetických mikroorganismů za účelem zvýšení adaptivity na nepřirozené prostředí a produkční kapacity

Vybrané publikace:

  • A quantitative evaluation of ethylene production in the recombinant cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 harboring the ethylene-forming enzyme by membrane inlet mass spectrometry
    Zavřel T, Knoop H, Steuer R, Jones PR, Červený J, Trtílek M
    2016. Bioresour Technol 202: 142–151.
  • Mechanisms of high temperature resistance of Synechocystis sp. PCC 6803: an impact of histidine kinase 34
    Červený J, Sinetova MA, Zavřel T, Los DA
    2015. Life. 5(1): 676–699
  • Characterization of a model cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 autotrophic growth in a flat-panel photobioreactor
    Zavřel T, Sinetová MA, Búzová D, Literáková P, Červený J
    2015. Eng. Life Sci. 15: 122 – 132
  • Biochemical Space: A Framework for Systemic Annotation of Biological Models
    Klement M, Děd T, Šafránek D, Červený J, Müller S, Steuer R
    2014. Electron. Notes Theor. Comput. Sci. 306: 31–44
  • Ultradian metabolic rhythm in the diazotrophic cyanobacterium Cyanothece sp. ATCC 51142
    Červený J, Sinetova MA, Valledor L, Sherman LA, Nedbal L
    2013. Proc. Natl. Acad Sci USA 110: 13210–13215
  • A Comprehensive Web-based Platform For Domain-Specific Biological Models
    Klement M, Šafránek D, Děd T, Pejznoch A, Nedbal L, Steuer R, Červený J, Müller S
    2013. Electron. Notes Theor. Comput. Sci. 299: 61–67

Experimentální velkoobjemový fotobioreaktor


Sukačová Kateřina, RNDr. - vedoucí

Vědečtí pracovníci :

Ostatní :
Murgašová Katarína, Mgr.

 

Produkce látek znečišťujících atmosféru v důsledku průmyslové výroby, narůstající koncentrace skleníkových plynů, eutrofizace povrchových vod, to jsou faktory, které mohou v budoucnu negativně ovlivnit přístup lidské populace k životně nezbytným zdrojům. Proto je nutné hledat jak možnosti snížení vzniku znečištění, tak využití těchto znečišťujících látek jako surovin pro produkci jiných hodnotných látek. Činnost našeho oddělení je zaměřena na výzkum možného využití fotosyntetických mikroorganismů především sinic a řas pro produkci cenných látek za současného využití odpadních zdrojů např. spalin s vysokým obsahem oxidu uhličitého nebo různých typů odpadních vod. Práce našeho oddělení úzce navazuje na činnost oddělení Adaptivních biotechnologií a je zaměřena na převedení poznatků získaných během základního výzkumu fotosyntetických mikroorganismů do roviny praktických aplikací.

Hlavní činnost oddělení:

  • Biotechnologicky významné kmeny sinic a řas, jejichž produkční potenciál byl charakterizován v přesných laboratorních podmínkách, jsou následně kultivovány v podmínkách experimentálního velkoobjemového bioreaktoru simulujícího průmyslové prostředí a je hodnocen jejich produkční potenciál z hlediska průmyslového využití.
  • Vývoj a budování experimentálního velkoobjemového bioreaktoru zahrnujícího tři typy modulů pro simulaci různých produkčních podmínek.
  • Výzkum potenciálu sinic a řas z hlediska jejich možného využití v oblasti bioremediací odpadních vod za současné produkce cenných biologických látek.
  • Charakterizace a optimalizace kultivačních podmínek fotosyntetických mikroorganismů
  • Optimalizace provozu velkoobjemových fotobioreaktorů
  • Bioremediace živin z odpadních vod
  • Produkce biologicky cenných látek
  • Sekvestrace oxidu uhličitého
  • Využití řasových biofilmů pro dočišťování odpadních vod

Vybrané publikace:

  • Phosphorus removal using a microalgal biofilm in a new biofilm photobioreactor for tertiary wastewater treatment
    Sukačová K, Trtílek M, Rataj T
    2015: Water Research 71, 55 – 63