Adaptivna laboratorijska evolucija bakterije Geobacillus thermoglucosidasius u uvjetima ekstremnog okoliša

diplomski rad

• Naslov (engleski): Adaptive laboratory evolution of bacterium Geobacillus thermoglucosidasius in extreme enironmental conditions
• Autor: Ivana Saraga
• Mentor: Ivan Mijaković (mentor)
• Mentor: Damjan Franjević (komentor)
• Član povjerenstva: Damjan Franjević (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Tomislav Ivanković (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Goran Klobučar (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Josip Skejo (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Prirodoslovno-matematički fakultet; (Biološki odsjek); Zagreb
• Datum i država obrane: 2024-09-02, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: PRIRODNE ZNANOSTI; Biologija

Sažetak

Kako bi se smanjila koncentracija CO2 u zraku, znanstvenici pokušavaju koristiti bakterije kao stanične tvornice koje bi hvatale dodatni CO2 te pomoću procesa mineralizacije ga “reciklirale” i kasnije koristili u različitim granama industrije. Ovaj rad se bazira na adaptivnoj laboratorijskoj evoluciji tri soja bakterije Geobacillus thermoglucosidasius. Ova termofilna i gram-pozitivna bakterija može rasti pri maksimalnoj vrijednosti pH od 8.5 te temperaturi od 70°C. U ovom je istraživanju provedena adaptivna laboratorijska evolucija na okoliš gdje prevladava alkalni pH (>8.5) te temperatura viša od 70°C: uvjeti koji odgovaraju ugljičnoj anhidrazi. To je esencijalno jer je jednom od korištenih sojeva pomoću genetske modifikacije ugljična anhidraza, enzim koji hvata ugljik, pričvršćena za staničnu stijenku. Također, jedan je od ciljeva bio i usporediti efikasnost protokola rađenog ručno s automatiziranim protokolom. Rezultati su pokazali 4 zajedničke mutacije na genima šest replika dobivenih ručno rađenim protokolom zbog adaptacije na pH 9.1. Replike dobivene automatiziranim protokolom su imale 4 zajedničke mutacije na jednoj skupini sojeva i 1 na drugoj. Dostignuti pH je 9.01. Adaptivna laboratorijska evolucija se još jednom dokazala korisnom za optimizaciju staničnih tvornica za industrijsku upotrebu te se ručno rađeni protokol dokazao efikasnijim od automatiziranog.

Sažetak (engleski)

To fight high CO2 emissions scientists are trying to use bacteria as cell factories to capture extra CO2 via mineralisation to “recycle” it and use it in different industries. This study aimed to use adaptive laboratory evolution on three strains of Geobacillus thermoglucosidasius. This thermophilic and gram-positive bacterium can grow at a maximum of 8.5 pH and 70°C temperature. One of the strains was genetically modified to express a carbonic anhydrase, the enzyme that enables carbon capture, anchored to its cell wall. The goal was to adapt these strains to an environment that is defined by alkaline pH (> 8.5) and temperature higher than 70°C: the conditions that favour carbonic anhydrase activity. We also wanted to compare the efficiency of a manually performed protocol versus automation. The results demonstrated 4 common mutations among 6 manually executed replicates that managed to adapt to 9.1 pH. Automatically performed replicates reached a maximum pH of 9.01 and had 4 common mutations for one set of replicates and 1 common mutation for the second set. Overall, adaptive laboratory evolution once more proved useful for optimizing cell factories for industrial applications and the manual protocol performed better than the automatic one.

• Ključne riječi: Geobacillus thermoglucosidasius; ALE; klimatske promjene; alkalni pH
• Ključne riječi (engleski): ALE; Geobacillus thermoglucosidasius; alkaline pH; climate change
• Jezik: engleski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:147622
• Studijski program: Naziv: Eksperimentalna biologija; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: sveučilišni/a magistar/magistra eksperimentalne biologije (univ. mag. biol. exp.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Rad dostupan nakon; Datum isteka embarga: 2025-09-02
• Datum i vrijeme pohrane: 2024-09-16 15:52:33