Membranens ingenjörskonst för förbättring av mikrobiella stammar för fossilfria kemikalier och materialproduktion: metaboliska ingenjörsstrategier drivna av molekylära dynamiska simuleringar.

Forskningsprojekt, 2019 – 2021

För att kunna introducera en biobaserad ekonomi där biomassa används som kolvätekälla behöver man utveckla bioprocesser för framställning av förnybara kemikalier och bränslen. I alla processer där man omvandlar biomassa behövs robusta mikroorganismer eftersom mikroorganismer står inför stora utmaningar i dessa processer i form av höga koncentrationer av fermentationshämmande molekyler, såsom organiska syror och fenoler. I det föreslagna projektet kommer vi att designa mer robusta jäststammar vars cellmembran har en minskad permeabilitet för inhibitorer genom att förändra cellmembranets sammansättning. Vi kommer att jobba med svaga syror och fenoler i vår fallstudie. Molekylär dynamik simuleringar kommer att användas för att förutse den teoretiska effekten på membranets fysikaliska och kemiska egenskaperna vid introduceringen alternativa lipidarter, som tros öka styvheten och reducera permeabiliteten i cellmembran. Resultaten kommer att leda till stamutvecklingsstrategier med mål att designa cellmembran som innehåller den mest lovande lipidsammansättningen. De alternativa lipiderna som kommer att undersökas är (i) längre fettsyrakedjor i glycerofosfolipider; (ii) Komplexa sphingolipider från Z. bailii och (iii). Cis-omättade bakteriella lipider. De nya stammarna kommer att karakteriseras för deras tolerans mot målinhibitorn. Membranpermeabilitet för organiska syror och möjligen andra inhibitorer kommer att bestämmas och korreleras med cellens membransammansättning.