Tim iz Moore laboratorije, UC San Diego i Novo Nordisk Center razvio je biosintetski postupak kojim genetski modifikovana Pseudomonas putida proizvodi ksantomatin — pigment glavonožaca. Zahvaljujući zavisnosti od formiata i automatizovanoj optimizaciji, proizvodnja je povećana do 1.000× u odnosu na ranije metode. Dobijeni pigment ima potencijal za upotrebu u živim biomaterijalima, adaptivnim premazima, mineralnim kremama za sunčanje i nosivim senzorima, uz potrebu za dodatnim testiranjima bezbednosti i regulative.
Bakterije prave „superpigment“ glavonožaca — ksantomatin proizveden 1.000× efikasnije
Kako su naučnici naterali bakterije da proizvode pigment glavonožaca
Glavonošci — hobotnice, lignje i sipe — postižu zadivljujuću kamuflažu delom zahvaljujući biopigmentu ksantomatinu, koji nastaje iz aminokiseline triptofana i nalazi se u hromatoforima u koži ovih životinja. Zbog svojih optoelektronskih i UV-apsorptivnih svojstava, ksantomatin je interesantan za primene u pametnim premazima, živoj koloristici i prirodnim sredstvima za zaštitu od sunca.
Pametan inženjering bakterija
Tim iz Moore laboratorije na Scripps Oceanography, UC San Diego i Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability razvio je novu biosintetsku metodu. Istraživači su genetski modifikovali Pseudomonas putida tako da postane zavisna od formiata (aniona formične kiseline) koji se oslobađa tokom biosinteze ksantomatina. Zbog te zavisnosti, bakterije su „prinudjene“ da pretvaraju triptofan u ksantomatin kako bi obezbedile formiat potreban za rast, čime nastaje kontinualna povratna petlja koja dramatično povećava proizvodnju pigmenta.
Optimizacija i rezultati
Kombinacijom robotske automatizacije (uređaji dizajnirani od strane Adama Feista) i bioinformatičkih analiza, tim je identifikovao mutacije i uslove koji daju najbolji prinos. Rezultat je proizvodnja ksantomatina do 1.000 puta veća nego kod ranijih laboratorijskih metoda — dovoljno velika da se razmišlja o industrijskim i potrošačkim primenama.
Moguće primene
Dobijeni ksantomatin može imati višestruku upotrebu: u živim biomaterijalima koji kombinuju ćelije i polimere za senzorne reakcije, u premazima i bojama koje menjaju nijansu pod promenom osvetljenja, u mineralnim kremama za sunčanje koje poboljšavaju UV-zaštitu, kao i u nosivim uređajima koji vizuelno signalizuju prekomernu izloženost Suncu.
Bezbednost, regulativa i etika
Iako su rezultate obećavajući, prelazak sa laboratorijskih prototipova na komercijalne proizvode zahteva pažljivo razmatranje biosigurnosti, regulatornih okvira i etičkih aspekata upotrebe živih ćelija u materijalima. Autori naglašavaju potrebu za daljim testiranjima stabilnosti, toksikologije i ekološkog uticaja pre industrijske primene.
Zaključak: Ova metoda pokazuje da je moguće održivo i efikasno proizvoditi ksantomatin van životinja, otvarajući puteve za inovativne, „žive“ i adaptivne proizvode inspirisane glavonošcima — od pametnih tekstila do naprednih solarnih senzora.
Pomozite nam da budemo bolji.
