Az orvosi és biotechnológiai fejlődés mozgatórugója: A kék-zöld algák a jövő kis sztárjai?

Az alábbiakban Dr. Michelle Gehringer (balra) és mesterszakos hallgatója, Katharina Ebel (jobbra) látható. A fénykép szabadon felhasználható a beszámolás keretében. (Forrás: TUK/Koziel)

Kékalgák idősebbek, mint az emberiség, és központi szerepet töltenek be a Föld anyagkörforgásában: megkötik a szén-dioxidot és fotoszintézissel oxigént termelnek. Hogy a kékzöldalgákban még több potenciál rejlik, azt most egy a Dresdner Műszaki Egyetemen (TU Dresden) dolgozó kutatócsoport, Dr. Michelle Gehringer a Kaiserslautern-i TU-val, valamint a Kaiserslautern-i Főiskola tudósai közösen akarják bebizonyítani. Ők feltárják a mikroorganizmusok genetikai anyagát, hogy kiderüljön, ezek felhasználhatók-e gazdaságilag és orvosilag értékes hatóanyagok előállítására. Ehhez a csapat egyik kedvelt szekvenálási támogatását, a Joint Genome Institute (JGI), USA egyik támogatását nyerte el.

A kékalgák például a fürdővíz felszínén kialakuló hőhatás által kiváltott algaburjánzások során láthatóak az emberi szem számára. Emellett látható szilárd kéreg vagy színes rétegek alakulnak ki a kőzeteken vagy a talajon, vagy szimbiózisban élnek növényekkel. Amiért értékesek a természetben: „A kékalgák már a növények előtt benépesítették a Földet, és döntő szerepet játszottak abban, hogy az élet, ahogy ismerjük, egyáltalán kialakulhasson” – magyarázza Dr. Michelle Gehringer, aki a TU Kaiserslautern-en a Geo- és Környezetmikrobiológiai Kutatócsoportot vezeti. „Képességüknek köszönhetően fotoszintézist végeznek, és kiváltották az úgynevezett „oxigénkatasztrófát”. Így egyszerre nagy mennyiségű oxigén került a légkörbe.”

Gehringer már több mint 20 éve kutatja a kékalgákat. „Doktori munkám során Dél-Afrikában kezdtem tanulmányozni a kékalgákat és azok metabolit melléktermékeit, amelyeket kibocsátanak” – mondja a brit származású tudós. „Ismert például a mérgező anyagok, amelyek az algaburjánzások során vízbe kerülnek, és veszélyesek lehetnek az állatokra és az emberekre. Különösen az érdekel, hogy ezek az élőlények hogyan és milyen környezeti feltételek mellett állítják elő ezeket a másodlagos metabolitokat.” Azóta a kutató a kékalgák biológiai sokféleségére, valamint alkalmazkodóképességükre összpontosít az extrém klimatikus körülményekhez. Jelenleg számos törzset vizsgált meg a természetben, laboratóriumban tenyésztett, és végül a „gyűjteményét” a TU Kaiserslautern-re hozta.

Kékalgák „Hatóanyag-gyárként” való felhasználása

A kékalgák azon képessége, hogy a saját anyagcseréjükön túl más biológiailag aktív anyagokat is termeljenek, Gehringer most a kutatócsoporttal a genomprojektben hasznosítja. Első lépésként a csapat 40 kékalgatörzs genetikai anyagát szekvenálja, hogy feltérképezze az összes természetes anyagpotenciált. A szintetikus biológia és biotechnológia módszereit alkalmazva az így nyert információkat a célzott új hatóanyag-molekulák felfedezésére fogják felhasználni. A végső cél az, hogy megtudják, hogyan és milyen feltételek mellett tudják a algák hatékonyan és gazdaságosan előállítani ezeket a hasznos és értékes anyagokat nagy mennyiségben. A növekvő antibiotikum-rezisztencia és vírusjárványok idején a kutatók különösen a gyógyászati fejlődés szempontjából remélnek fontos eredményeket.

Mivel Gehringer a kékalgákat, vagyis a „titkos hősöket” a földtörténetben, kivételesen jól ismeri, Dr. Paul D’Agostino és Prof. Dr. Tobias Gulder (a Dresdner Műszaki Egyetem Műszaki Biokémia Tanszékéről és a genomprojekt fő kutatói) vették be a csapatba. Feladatuk a projektben: együttműködve a mesterképzéses hallgatóval, Katharina Ebel-lel, a kutató a vizsgált baktériumtörzsek egyharmadát úgy készíti elő, hogy a JGI később meghatározhassa a DNS-szekvenciákat. Emellett kutatja, hogyan lehet az optimális termelési feltételeket kialakítani, hogy a kékalgák teljesítményüket maximálisan ki tudják használni.

„Ez a projekt nagyon jól illeszkedik a szakterületünk kutatási irányaihoz” – összegzi Gehringer. „Különösen fontos kapcsolatot jelent a Prof. Nicole Frankenberg-Dinkel munkacsoportja, amely többek között a kékalgák fotoszintézisért felelős pigmentjeit vizsgálja. Elsősorban a vörös, fényindukált „Chlorophyll f” pigmentet, amely biztosítja, hogy a kékalgák még árnyékban is oxigént termeljenek.”

Kérdésekre válaszol:

Dr. Michelle Gehringer
Telefon: 0631 205-2199 / 0174 9173561
E-mail: mgehring@bio.uni-kl.de