Utilization of selected extremophilic bacteria for bioplastic production

Tato bakalářská práce je zaměřena na studium biotechnologického potenciálu termofilních bakterií Tepidiphilus thermophilus, Tepidimonas taiwanensis a Tepidimonas fonticaldi. Cílem práce bylo prozkoumat schopnost bakterií produkovat polyhydroxyalkanoáty (PHA). V teoretické části je zahrnuta charakteristika PHA a extremofilních bakterií. V experimentální části byly zkoumané bakterie testovány pomocí molekulárně biologické metody PCR na přítomnost genu phaC kódujícího PHA syntázu první třídy. Přítomnost genu phaC byla potvrzena u bakteriálních kmenů Tepidiphilus thermophilus a Tepidimonas taiwanensis. U všech vybraných mikroorganismů byla prověřována schopnost produkce PHA na různých zdrojích uhlíku, byly stanoveny optimální teploty pro kultivaci a přídavkem prekurzorů do produkčního média byla zjišťována schopnost syntézy kopolymerů. Nejintenzivnější produkce PHA byla zaznamenána u bakteriálního kmene Tepidimonas taiwanensis, avšak ostatní kmeny byly také schopny tvořit PHA. U některých kmenů byla prokázána i schopnost produkce kopolymerů P(3HB-co-3HV) nebo P(3HB-co-4HB). Významné množství P(3HB-co-3HV) bylo získáno při použití kmene Tepidimonas taiwanensis. U kmene Tepidimonas taiwanensis byla testována schopnost využití různých modelových hydrolyzátů k tvorbě PHA. K nejvyššímu zisku PHA došlo při použití modelového hydrolyzátu měkkého dřeva. Dále byla testována schopnost tvorby proteáz vybranými kmeny bakterií. Přítomnost těchto enzymů byla zjištěna u kmene Tepidimonas taiwanensis, u kterého následovalo stanovení teplotního optima proteáz, pH optima proteáz a jejich molekulové velikosti.This bachelor thesis is focused on the study of the biotechnological potential of thermophilic bacteria Tepidiphilus thermophilus, Tepidimonas taiwanensis and Tepidimonas fonticaldi. The aim of this work was to investigate the ability of bacteria to produce polyhydroxyalkanoates (PHA). The theoretical part includes the characteristics of PHA and extremophilic bacteria. In the experimental part, the investigated bacteria were tested by molecular technique PCR for the presence of the phaC gene encoding for the first class PHA synthase. The presence of the phaC gene was confirmed in bacterial strains Tepidiphilus thermophilus and Tepidimonas taiwanensis. The ability of PHA production on various carbon sources was examined for all the selected microorganisms, optimal temperatures for cultivation were determined, and the ability to synthesize copolymers was investigated by adding suitable precursors to the production medium. The most intensive PHA production was recorded in the bacterial strain Tepidimonas taiwanensis, but other strains were also able to produce PHA. The ability to produce P(3HB-co-3HV) or P(3HB-co-4HB) copolymers has also been demonstrated in some strains. A significant amount of P(3HB-co-3HV) was obtained using the Tepidimonas taiwanensis strain. Morever, Tepidimonas taiwanensis strain was also tested for its ability to use various model lignocellulose hydrolysates to form PHA. The highest PHA gain was obtained using model hydrolysate of softwood. Furthermore, the ability of proteases production by selected bacterial strains was tested. The presence of these enzymes was detected in the Tepidimonas taiwanensis strain, which was followed by determination of the temperature optima of the proteases, the pH optima of the proteases and also of their molecular weights.