"Together, we are strong(er): a bacterial community boosts production of bioplastics by an engineered cyanobacterium"

Bioplastik kann aus sogenannten PHA-Polymeren hergestellt werden. Eine Variante davon ist PHB. Forschende untersuchen, ob Cyanobakterien PHB besonders ressourcenschonend produzieren können. Diese Mikroben betreiben Photosynthese und nutzen CO₂ als Kohlenstoffquelle.

Ein Beispiel ist das Cyanobakterium Synechocystis. Unter Nährstoffmangel stellt es sein Wachstum ein und bildet PHB. Die Arbeitsgruppe von CMFI-Mitglied Karl Forchhammer erforscht diesen Prozess.

In einem Behind-the-Paper-Beitrag der Research Communities von Springer Nature gibt Libera Lo Presti Einblicke in die Arbeit von Forchhammer und seinem Team. Bereits 2020 gelang es den Forschenden, Synechocystis genetisch so zu verändern, dass die Bakterien mehr PHB bilden. Für eine industrielle Nutzung bleiben aber Hürden: Wachstum und PHB-Produktion stehen sich bisher entgegen. Zudem reagieren isolierte Synechocystis-Kulturen empfindlich auf Umweltstress, etwa auf schwankende Temperaturen oder veränderte Lichtbedingungen.

Eine Studie von Prof. Forchhammer und der Doktorandin Arianna Zini in Microbial Biotechnology zeigt nun einen möglichen Ausweg. In einem natürlichen Mikrobiom, in dem Synechocystis das einzige Cyanobakterium unter anderen Mikroben ist, produzierte es deutlich mehr PHB. Zugleich war es widerstandsfähiger gegen Stressfaktoren.

Die Forschenden vermuten, dass andere Mikroben im Mikrobiom Synechocystis mit wichtigen Nährstoffen oder Antioxidantien versorgen. Das könnte die Zellen vor oxidativem Stress schützen. Laut Zini könnte dieses Wissen helfen, künftig gezielt mikrobielle Gemeinschaften für die Bioplastik-Produktion zu entwickeln.

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