|
|
Bioinformatic analysis of PHA synthases of thermophilic bacteria
Brondová, Zuzana ; Brázda, Václav (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
The thesis deals with bioinformatics analysis, the aim of which was to find a suitable producer of PHA for new generation industrial biotechnologies from the collection of found thermophilic bacteria. Part of experiments was the finding of several thermophilic bacteria based on the similarity of the protein sequence of the phaC gene of the bacterium Cupriavidus necator. The next part of thesis was a literature search of the abilities of these thermophilic bacteria focused on culture conditions and the spectrum of usable substrates. Subsequently, five bacteria were selected for use in NGBI based on the information obtained. Freely available databases were used during the experimental work, and evolutionary analysis were performed in MEGA X and Operon-mapper. Rubrobacter xylanophilus with collection number DSM 9941 was selected from the collection of bacterial strains as the most promising PHA producer for NGIB. The high culture temperature of up to 70 ° C and a large amount of utilized carbohydrate substrates were considered decisive. An interesting result of the analysis was to find the gene sequences of two classes of PHA synthase – I. and III. class, as for a single bacterial strain from the entire collection. Additional genes linked to PHA metabolism were found in genome analysis.
|
|
|
Využití bakterie Tepidimonas taiwanensis k produkci polyhydroxyalkanoátů na odpadních substrátech
Vidláková, Michaela ; Pernicová, Iva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce je zaměřena na screening produkce PHA pomocí termofilní bakterie Tepidimonas taiwanensis a na studium možného využití hroznových výlisků, melasy a odpadního papíru jako levných uhlíkatých substrátů pro kultivace charakterizované bakterie. Nejprve bylo provedeno testování základních kultivačních parametrů zahrnujících koncentraci uhlíkatého substrátu, dostupnost kyslíku, schopnost utilizace zdrojů dusíku a vybraných disacharidů. Produkce PHA z odpadních substrátů byla testována třemi způsoby. Při prvním byly jako zdroj uhlíku použity předem připravené hydrolyzáty z odpadních surovin zbavené pevného podílu. Druhý a třetí postup byl proveden nadávkováním odpadních materiálů přímo do minerálních médií, která se lišila pouze přítomností a absencí enzymového preparátu umožňujícím enzymatickou hydrolýzu dané suroviny za vzniku fermentovatelných sacharidů. Nejintenzivnější nárůst kultury a nejvyšší produkce PHA byla zaznamenána na hydrolyzátu z hroznových výlisků. Koncentrace biomasy u tohoto vzorku dosahovala až 4,8 g/l s obsahem 59 % PHA. Přídavek hroznových výlisků přímo do produkčního média se naopak vůbec neosvědčil, což bylo pravděpodobně způsobeno přítomností velkého množství inhibičních látek z výlisků. Podobně tomu bylo i u melasy a odpadního papíru, kdy byla bakterie Tepidimonas taiwanensis schopna růstu a případné produkce PHA pouze v malé míře. V rámci práce se podařilo také charakterizovat vliv teploty a pH na aktivitu enzymového koktejlu Viscozyme L a určit teplotní a pH optimum PHA syntázy bakteriálního kmene Tepidimonas taiwanensis v buněčném lyzátu.
|
|
|
Identifikace PHA produkujících bakterií pomocí nástrojů molekulární biologie
Gajdová, Barbora ; Obručová,, Hana (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá identifikací bakterií, které jsou schopny produkce polyhydroxyalkanoátů (PHA). Mezi testovanými bakteriemi byli převážně zástupci rodu Pseudomonas, Lactobacillus, Bifidobacterium, dále vzorky z termofilní kultury a vzorky z přírodních zdrojů. Bakterie byly testovány pomocí molekulárně biologické metody PCR. Byla analyzována amplifikace genu kódujícího PHA syntázu (phaC). V první reakci byl detekován jak phaC gen zodpovědný za syntézu PHA, tak současně i 16S rRNA, který slouží jako ověření bakteriální DNA a u neznámých vzorků z přírodních zdrojů sloužil také jako způsob identifikace konkrétního kmenu. Jednalo se o multiplexní PCR, která využívala více primerů ve směsi pro PCR. Druhou reakcí byl hledán amplikon, který je specifický pro syntázu, jež katalyzuje biosyntézu mcl-PHA (phaC1). Přítomnost genu pro tvorbu PHA syntázy byla prokázána u 11 vzorků a těmi byly Bifidobacterium breve CCM 7825T, Lactobacillus rhamnosus CCM 1825T, Lactobacillus zeae CCM 7069T, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus CCM 7190T, Lactobacillus plantarum CCM 7039T, Pseudomonas gessardii, Pseudomonas fulva, Arthrobacter protophormiae, Curtobacterium flaccumfaciens, Mycobacterium neoaurum a Staphylococcus lentus.
|
|
|
Molekulárně biologická charakterizace vybraných producentů PHA
Kubáčková, Eliška ; Brázda, Václav (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá molekulárně biologickou charakterizací vybraných producentů polyhydroxyalkanoátů (PHA). V rámci práce byly pomocí molekulárně biologických metod identifikovány a charakterizovány PHA produkující termofilní izoláty pocházející ze vzorků aktivovaného kalu a kompostu. Sekvenací 16S rRNA genu byly termofilní izoláty identifikovány a taxonomicky zařazeny do kmene bakterií Firmicutes. U těchto bakteriálních izolátů byla stanovena schopnost produkce PHA na úrovni genotypu pomocí konvenční PCR detekcí phaC genu kódujícího PHA syntázu, který je klíčovým enzymem biosyntézy PHA. U většiny izolovaných bakterií byly detekovány PHA syntázy I., II. a IV. třídy, přičemž PHA syntázy tříd I a II nejsou pro detekované rody bakterií charakteristické. Největšího zastoupení izolátů představoval druh termofilní bakterie Aneurinibacillus thermoaerophilus, u kterého byla detekována PHA syntáza IV. třídy. V druhé části diplomové práce byla zavedena metoda RT-qPCR pro studium exprese vybraných genů bakterie Cupriavidus necator H16 zapojených do metabolismu PHA. V rámci zavedení metody byla provedena optimalizace PCR detekce vybraných genů a optimalizována kvantifikace genů pomocí real-time PCR. Testovaná metoda zahrnovala kroky izolace RNA, syntézu cDNA a kvantifikaci úseků genů, u nichž byly na základě získaných dat stanoveny kritické body metody.
|
|
|
Isolace PHA produkujících bakterií ze směsného mikrobiálního konsorcia
Plachý, Petr ; Kučera, Dan (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce byla detekce polyhydroxyalkanoáty (PHA) produkujících bakterií v aktivovaném kalu a pokus o izolaci těchto bakterií. Teoretická část se zabývá obecnou problematikou PHA a bakteriální produkce PHA. Pozornost je věnována také charakteristice aktivovaného kalu. Součástí teoretické části je i popis vybraných metod použitých k detekci PHA produkujících bakterií v této práci. V experimentální části byla směsná kultura aktivovaného kalu kultivována s využitím různých uhlíkových zdrojů v živném médiu. Ze získaných směsných kultur byly izolovány potenciální PHA produkující bakterie na základě lipofilního barvení Nilskou červení. Přítomnost genu phaC podmiňujícího tvorbu PHA byla detekována pomocí polymerázové řetězové reakce (PCR) u 11 vzorků. Sekvenací DNA izolované z těchto vzorků se podařilo identifikovat 8 z 11 vzorků. Jednalo se o bakterie Klebsiella pneumoniae (1 x), Paenirhodobacter enshiensis (1 x) a Pseudomonas putida (6 x). U dvou z 11 izolovaných kultur byla pomocí infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR) prokázána přítomnost PHA v biomase. Polyhydroxybutyrát (PHB) byl stanoven pomocí plynové chromatografie na 9,33 % hmot. sušiny biomasy (Paenirhodobacter enshiensis) a 1,18 % (neidentifikovaná kultura).
|
|
|
Využití bakterie Tepidimonas taiwanensis k produkci polyhydroxyalkanoátů na odpadních substrátech
Vidláková, Michaela ; Pernicová, Iva (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Předložená diplomová práce je zaměřena na screening produkce PHA pomocí termofilní bakterie Tepidimonas taiwanensis a na studium možného využití hroznových výlisků, melasy a odpadního papíru jako levných uhlíkatých substrátů pro kultivace charakterizované bakterie. Nejprve bylo provedeno testování základních kultivačních parametrů zahrnujících koncentraci uhlíkatého substrátu, dostupnost kyslíku, schopnost utilizace zdrojů dusíku a vybraných disacharidů. Produkce PHA z odpadních substrátů byla testována třemi způsoby. Při prvním byly jako zdroj uhlíku použity předem připravené hydrolyzáty z odpadních surovin zbavené pevného podílu. Druhý a třetí postup byl proveden nadávkováním odpadních materiálů přímo do minerálních médií, která se lišila pouze přítomností a absencí enzymového preparátu umožňujícím enzymatickou hydrolýzu dané suroviny za vzniku fermentovatelných sacharidů. Nejintenzivnější nárůst kultury a nejvyšší produkce PHA byla zaznamenána na hydrolyzátu z hroznových výlisků. Koncentrace biomasy u tohoto vzorku dosahovala až 4,8 g/l s obsahem 59 % PHA. Přídavek hroznových výlisků přímo do produkčního média se naopak vůbec neosvědčil, což bylo pravděpodobně způsobeno přítomností velkého množství inhibičních látek z výlisků. Podobně tomu bylo i u melasy a odpadního papíru, kdy byla bakterie Tepidimonas taiwanensis schopna růstu a případné produkce PHA pouze v malé míře. V rámci práce se podařilo také charakterizovat vliv teploty a pH na aktivitu enzymového koktejlu Viscozyme L a určit teplotní a pH optimum PHA syntázy bakteriálního kmene Tepidimonas taiwanensis v buněčném lyzátu.
|
|
|
Bioinformatic analysis of PHA synthases of thermophilic bacteria
Brondová, Zuzana ; Brázda, Václav (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
The thesis deals with bioinformatics analysis, the aim of which was to find a suitable producer of PHA for new generation industrial biotechnologies from the collection of found thermophilic bacteria. Part of experiments was the finding of several thermophilic bacteria based on the similarity of the protein sequence of the phaC gene of the bacterium Cupriavidus necator. The next part of thesis was a literature search of the abilities of these thermophilic bacteria focused on culture conditions and the spectrum of usable substrates. Subsequently, five bacteria were selected for use in NGBI based on the information obtained. Freely available databases were used during the experimental work, and evolutionary analysis were performed in MEGA X and Operon-mapper. Rubrobacter xylanophilus with collection number DSM 9941 was selected from the collection of bacterial strains as the most promising PHA producer for NGIB. The high culture temperature of up to 70 ° C and a large amount of utilized carbohydrate substrates were considered decisive. An interesting result of the analysis was to find the gene sequences of two classes of PHA synthase – I. and III. class, as for a single bacterial strain from the entire collection. Additional genes linked to PHA metabolism were found in genome analysis.
|
|
|
Molekulárně biologická charakterizace vybraných producentů PHA
Kubáčková, Eliška ; Brázda, Václav (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Diplomová práce se zabývá molekulárně biologickou charakterizací vybraných producentů polyhydroxyalkanoátů (PHA). V rámci práce byly pomocí molekulárně biologických metod identifikovány a charakterizovány PHA produkující termofilní izoláty pocházející ze vzorků aktivovaného kalu a kompostu. Sekvenací 16S rRNA genu byly termofilní izoláty identifikovány a taxonomicky zařazeny do kmene bakterií Firmicutes. U těchto bakteriálních izolátů byla stanovena schopnost produkce PHA na úrovni genotypu pomocí konvenční PCR detekcí phaC genu kódujícího PHA syntázu, který je klíčovým enzymem biosyntézy PHA. U většiny izolovaných bakterií byly detekovány PHA syntázy I., II. a IV. třídy, přičemž PHA syntázy tříd I a II nejsou pro detekované rody bakterií charakteristické. Největšího zastoupení izolátů představoval druh termofilní bakterie Aneurinibacillus thermoaerophilus, u kterého byla detekována PHA syntáza IV. třídy. V druhé části diplomové práce byla zavedena metoda RT-qPCR pro studium exprese vybraných genů bakterie Cupriavidus necator H16 zapojených do metabolismu PHA. V rámci zavedení metody byla provedena optimalizace PCR detekce vybraných genů a optimalizována kvantifikace genů pomocí real-time PCR. Testovaná metoda zahrnovala kroky izolace RNA, syntézu cDNA a kvantifikaci úseků genů, u nichž byly na základě získaných dat stanoveny kritické body metody.
|
|
|
Isolace PHA produkujících bakterií ze směsného mikrobiálního konsorcia
Plachý, Petr ; Kučera, Dan (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Cílem této bakalářské práce byla detekce polyhydroxyalkanoáty (PHA) produkujících bakterií v aktivovaném kalu a pokus o izolaci těchto bakterií. Teoretická část se zabývá obecnou problematikou PHA a bakteriální produkce PHA. Pozornost je věnována také charakteristice aktivovaného kalu. Součástí teoretické části je i popis vybraných metod použitých k detekci PHA produkujících bakterií v této práci. V experimentální části byla směsná kultura aktivovaného kalu kultivována s využitím různých uhlíkových zdrojů v živném médiu. Ze získaných směsných kultur byly izolovány potenciální PHA produkující bakterie na základě lipofilního barvení Nilskou červení. Přítomnost genu phaC podmiňujícího tvorbu PHA byla detekována pomocí polymerázové řetězové reakce (PCR) u 11 vzorků. Sekvenací DNA izolované z těchto vzorků se podařilo identifikovat 8 z 11 vzorků. Jednalo se o bakterie Klebsiella pneumoniae (1 x), Paenirhodobacter enshiensis (1 x) a Pseudomonas putida (6 x). U dvou z 11 izolovaných kultur byla pomocí infračervené spektroskopie s Fourierovou transformací (FTIR) prokázána přítomnost PHA v biomase. Polyhydroxybutyrát (PHB) byl stanoven pomocí plynové chromatografie na 9,33 % hmot. sušiny biomasy (Paenirhodobacter enshiensis) a 1,18 % (neidentifikovaná kultura).
|
|
|
Identifikace PHA produkujících bakterií pomocí nástrojů molekulární biologie
Gajdová, Barbora ; Obručová,, Hana (oponent) ; Obruča, Stanislav (vedoucí práce)
Tato diplomová práce se zabývá identifikací bakterií, které jsou schopny produkce polyhydroxyalkanoátů (PHA). Mezi testovanými bakteriemi byli převážně zástupci rodu Pseudomonas, Lactobacillus, Bifidobacterium, dále vzorky z termofilní kultury a vzorky z přírodních zdrojů. Bakterie byly testovány pomocí molekulárně biologické metody PCR. Byla analyzována amplifikace genu kódujícího PHA syntázu (phaC). V první reakci byl detekován jak phaC gen zodpovědný za syntézu PHA, tak současně i 16S rRNA, který slouží jako ověření bakteriální DNA a u neznámých vzorků z přírodních zdrojů sloužil také jako způsob identifikace konkrétního kmenu. Jednalo se o multiplexní PCR, která využívala více primerů ve směsi pro PCR. Druhou reakcí byl hledán amplikon, který je specifický pro syntázu, jež katalyzuje biosyntézu mcl-PHA (phaC1). Přítomnost genu pro tvorbu PHA syntázy byla prokázána u 11 vzorků a těmi byly Bifidobacterium breve CCM 7825T, Lactobacillus rhamnosus CCM 1825T, Lactobacillus zeae CCM 7069T, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus CCM 7190T, Lactobacillus plantarum CCM 7039T, Pseudomonas gessardii, Pseudomonas fulva, Arthrobacter protophormiae, Curtobacterium flaccumfaciens, Mycobacterium neoaurum a Staphylococcus lentus.
|
host ::
RSS.