Bio-inseneeria ja toidu tehnoloogiad
TalTech prioriteetne teadussuund
Klassifikaator (Frascati)
Tööstusbiotehnoloogia 2.9
Uurimisrühma juht
Uurimisrühma liige
Doktorant
Võtmesõna
pärmid
sünteetiline bioloogia
süsteemide bioloogia
rakuvabrikud
biotehnoloogia
kohaliku toorme väärindamine
Ülevaade
Rühma uurimistöö on keskendunud globaalsele bioloogilise jätkusuutlikkuse väljakutsetele, sealhulgas toidu ja sööda, aga ka biokemikaalide ja materjalide kestlikule tootmisele. Arendatakse uusi biopõhiseid protsesse, kus kasutatakse rakuvabrikuid erinevate orgaaniliste jäätmete, näiteks toidu- ja puidutööstuse jäätmete, muundamiseks lisandväärtusega toodeteks.Tuginedes uurimisrühma multidistsiplinaarsetele oskustele, on loodud rakutehase projekteerimise ja bioprotsesside optimeerimise tsükkel Design-Build-Test-Learn. Uute rakuvabrikute loomisel kasutatab rühm metaboolset modelleerimist; töötatakse välja uusi sünteetilise bioloogia tööriistu rakuvabrikute tõhusamaks konstrueerimiseks; protsessi iseloomustamiseks ja optimeerimiseks kasutatakse laborskaalas bioreaktori platvormi. Lisaks kasutatakse 3D printimist „elavate materjalide” arendamiseks, mis parandavad biotehnoloogial põhinevaid tootmisprotsesse.Neid lähenemisviise kombineerides on rühma eesmärk tõlkida fundamentaalteaduslikud tulemused tööstuslikes biotehnoloogia rakendustes, ehitades tõhusamaid tootja-rakke. Koos rahvusvaheliste ja kohalike partneritega arendatakse ringmajanduse kõiki väärtusahelaid, et tagada minimaalse jäätmevooga lisandväärtusega toodete jätkusuutlik tootmine.
Tähtsamad tulemused
Viimastel aastal on välja töötatud sünteetilise bioloogia tööriistad mitte-traditsiooniliste pärmide modifitseerimiseks ning demonstreeritud nende pärmide efektiivsust konverteerida erinevaid jääke (nt fraktsioneeritud puidutööstuse jääke) lisand-väärtusega kemikaalideks nagu nt beeta-karoteen.
Seotud projektid
Seotud struktuuriüksus
Teadusgrupiga seotud publikatsioonid
- Bonturi, N., Pinheiro, M.J., de Oliveira, P.M., Rusadze, E., Eichinger, T., Liudžiūtė, G., De Biaggi, J.S., Brauer, A., Remm, M., Miranda, E.A., Ledesma-Amaro, R., Lahtvee, P.-J. Development of a dedicated Golden Gate Assembly Platform (RtGGA) for Rhodotorula toruloides // Metabolic engineering communications (2022) vol. 15, art. e00200.
https://doi.org/10.1016/j.mec.2022.e00200 - Monteiro de Oliveira, P., Aborneva, D., Bonturi, N., Lahtvee, P.-J. Screening and growth characterization of non-conventional yeasts in a hemicellulosic hydrolysate // Frontiers in bioengineering and biotechnology (2021) vol. 9, art. 659472.
https://doi.org/10.3389/fbioe.2021.659472 - Priks, H., Butelmann, T., Illarionov, A., Johnston, T.G., Fellin, C., Tamm, T., Nelson, A., Kumar, R., Lahtvee, P.-J. Physical confinement impacts cellular phenotypes within living materials // ACS Applied Bio Materials (2020) Vol. 7, Issue 7, p. 4273 - 4281.
https://doi.org/10.1021/acsabm.0c00335 - Lopes, H.J.S., Bonturi, N., Kerkhoven, E.J., Miranda, E.A., Lahtvee, P.-J. C/N ratio and carbon source-dependent lipid production profiling in Rhodotorula toruloides // Applied Microbiology and Biotechnology (2020) Vol. 104, Issue 6, p. 2639 - 2649.
https://doi.org/10.1007/s00253-020-10386-5 - Illarionov, A., Lahtvee, P.-J., Kumar, R. Potassium and sodium salt stress characterization in the yeasts Saccharomyces cerevisiae, Kluyveromyces marxianus, and Rhodotorula toruloides // Applied and Environmental Microbiology (2021) vol. 87, 13, art. e03100-20.
https://doi.org/10.1128/AEM.03100-20 - Santos Lopes, H. J., Bonturi, N., Miranda, E. A. Induction of resistance mechanisms in Rhodotorula toruloides for growth in sugarcane hydrolysate with high inhibitor content // Applied Microbial and Cell Physiology (2021) vol. 105, p. 9261-9272.
https://doi.org/10.1007/s00253-021-11687-z - Butelmann, T., Priks, H., Parent, Z., Johnston, T. G., Tamm, T., Nelson, A., Lahtvee, P.-J., Kumar, R. Metabolism control in 3D-printed living materials improves fermentation // ACS Applied Bio Materials (2021) vol. 4, 9, p. 7195-7203.
https://doi.org/10.1021/acsabm.1c00754 - Rocha-Meneses, L., Otor, O.F., Bonturi, N., Orupõld, K., Kikas, T. Bioenergy yields from sequential bioethanol and biomethane production: An optimized process flow // Sustainability (2020) vol. 12, 1, art. 272.
https://doi.org/10.3390/su12010272 - Reier, K., Lahtvee, P.-J., Liiv, A., Remme, J. A conundrum of r-protein stability : unbalanced stoichiometry of r-proteins during stationary phase in Escherichia coli // mBio (2022) vol. 13, 5, art. e01873-22 : ill.
https://doi.org/10.1128/mbio.01873-22 - Klochko, V. V., Lipova, I. I., Chuiko, N. V., Avdeeva, L. V. Ecological aspect of antibiotic batumin synthesis by pseudomonas batumici // Mikrobiolohichnyi Zhurnal (2021) vol. 83, 3, p. 14-23.
https://doi.org/10.15407/microbiolj83.03.014 - Kattel, A., Morell, I., Aro, V., Lahtvee, P.-J., Vilu, R., Jõers, A., Nahku, R. Detailed analysis of metabolism reveals growth-rate-promoting interactions between Anaerostipes caccae and Bacteroides spp // Anaerobe (2023) vol. 79
https://doi.org/10.1016/j.anaerobe.2022.102680 - Reķena, A., Pinheiro, M. J., Bonturi, N., Belouah, I., Tammekivi, E., Herodes, K., Kerkhoven, E. J., Lahtvee, P-J. Genome-scale metabolic modeling reveals metabolic trade-offs associated with lipid production in Rhodotorula toruloides // PLoS computational biology (2023) vol. 19, 4, art. e1011009.
https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1011009 - Pismennõi, D., Kattel, A., Belouah, I., Nahku, R., Vilu, R., Kobrin, E-G. The Quantitative Measurement of Peptidoglycan Components Obtained from Acidic Hydrolysis in Gram-Positive and Gram-Negative Bacteria via Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography Coupled with Mass Spectrometry // Microorganisms (2023) vol. 11, 9, art. 2134.
https://doi.org/10.3390/microorganisms11092134