Xanthommatin bioszintézise baktériumokban: forradalmi megoldás a pigment előállítására

nov 4, 2025 | Tudomány

Xanthommatin egy különleges pigment, amely lenyűgöző színképével és optikai tulajdonságaival tűnik ki. Azonban ennek a természetes anyagnak a kutatása és alkalmazása eddig jelentős akadályokba ütközött, elsősorban az előállítási nehézségek miatt. A pigment hagyományos módon történő kinyerése állatokból nem skálázható és nem hatékony, míg a laboratóriumi kémiai szintézis munkaigényes, alacsony hozamú folyamatokat jelent.

A kihívás: xanthommatin fenntartható előállítása

A xanthommatin pigmentet főként tengeri állatokból, például polipokból nyerik ki, ahol természetes módon fordul elő. Ez azonban nemcsak etikai és környezeti aggályokat vet fel, hanem gazdaságilag sem életképes nagy mennyiségben. A hagyományos laboratóriumi kémiai szintézis során a pigment előállítása bonyolult vegyi reakciókat igényel, amelyek alacsony hatékonyságúak és költségesek.

Ezért a tudósok egy olyan innovatív megoldást kerestek, amely lehetővé teszi a xanthommatin fenntartható, hatékony és skálázható előállítását.

Az áttörés: növekedéshez kötött bioszintézis baktériumokban

A Scripps Oceanography Moore Laboratóriumának kutatói, együttműködve az UC San Diego és a dán Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability szakembereivel, egy újszerű biotechnológiai megközelítést dolgoztak ki. Ezt a módszert „növekedéshez kötött bioszintézisnek” (growth coupled biosynthesis) nevezték el.

Mit is jelent ez pontosan? Ahelyett, hogy egyszerűen génmódosítással kényszerítenék a baktériumokat a pigment termelésére – ami általában metabolikus terhet ró rájuk –, a kutatók úgy alakították át a baktériumokat, hogy a xanthommatin előállítása közvetlenül összekapcsolódjon azok túlélésével és növekedésével.

Ez azt jelenti, hogy a baktériumok „motiváltak” arra, hogy minél több pigmentet állítsanak elő, mivel ez közvetlenül befolyásolja életképességüket. Így egyfajta visszacsatolási mechanizmus jött létre, amely önmagát erősíti – minél több pigmentet termelnek, annál jobban nőnek és szaporodnak.

Az innováció részletei: hogyan működik a növekedéshez kötött bioszintézis?

  • Genetikai tervezés: A kutatók beépítettek egy olyan genetikai áramkört a baktériumokba, amely összekapcsolja a xanthommatin bioszintézis útvonalát az alapvető anyagcsere-folyamatokkal.
  • Metabolikus integráció: A pigment termelése nem csupán egy „extrém” funkcióként jelenik meg, hanem létfontosságúvá válik a baktérium számára.
  • Túlélési ösztönzés: A baktériumok csak akkor képesek megfelelően növekedni és osztódni, ha elegendő mennyiségű xanthommatint állítanak elő.
  • Környezeti alkalmazkodás: Ez az új rendszer lehetővé teszi, hogy a baktériumok önszabályozó módon optimalizálják pigmenttermelésüket az adott körülmények között.

A kutatás vezetője és jelentősége

A tanulmány vezető szerzője Leah Bushin volt, aki jelenleg a Stanford Egyetem oktatója. Korábban posztdoktori kutatóként dolgozott a Moore Laboratóriumban, ahol ez az innováció megszületett. Bushin így foglalta össze az eredményt:

“Teljesen új megközelítésre volt szükségünk ennek a problémának a megoldásához. Lényegében kitaláltunk egy módszert arra, hogy ‘becsapjuk’ a baktériumokat, hogy minél több szükséges anyagot állítsanak elő.”

Ezzel az új technológiával áttörést értek el abban, hogy miként lehet idegen vegyületeket – mint például a xanthommatint – hatékonyan termeltetni mikroorganizmusokkal anélkül, hogy azok metabolikus stresszt szenvednének el vagy ellenállnának az erőltetett termelésnek.

Miért fontos ez az áttörés?

  1. Fenntarthatóság: A természetes források kímélése mellett csökkenthető az állati eredetű pigmentek iránti kereslet.
  2. Költséghatékonyság: Az ipari méretű termelés gazdaságosabbá válik az alacsonyabb munka- és anyagigény miatt.
  3. Környezeti hatás: Kevesebb vegyi anyag használata és hulladék keletkezése jellemzi ezt a biotechnológiai folyamatot.
  4. Új alkalmazási lehetőségek: A xanthommatin különleges szín- és fényvisszaverő tulajdonságai miatt számos iparágban – például kozmetikumokban vagy optikai eszközökben – hasznosítható lesz.

Kitekintés: jövőbeli fejlesztések és alkalmazások

A Moore Laboratórium és partnerei folytatják ezen technológia fejlesztését annak érdekében, hogy még hatékonyabbá tegyék a pigmenttermelést és szélesebb körben alkalmazhatóvá váljon. Emellett vizsgálják más értékes természetes vegyületek hasonló módon történő mikrobiális előállítását is.

Ezzel az új megközelítéssel nemcsak egy régóta fennálló biotechnológiai problémát oldottak meg, hanem utat nyitottak egy fenntarthatóbb és innovatívabb ipari biotechnológia felé is.

Forrás: https://today.ucsd.edu/story/scientists-produce-powerhouse-pigment-behind-octopus-camouflage

Az emberi jogok sorozatelmélete és a népirtás előjelei

Kép forrása: A varsói gettó felkelésének fotója, 1943 májusából, a Jürgen Stroop-jelentésből Heinrich Himmler számára. Forrás: Német Szövetségi Levéltár, közkinccsé vált, Wikimedia Commons. A népirtás útja: apró lépésekből indul A népirtás nem hirtelen kezdődik...

Az öt titok, amivel mesteri szónokká válhatsz

Volt már alkalmad olyan előadót hallgatni, aki szavakkal szinte varázsol? Gondolatai tiszták és élesek, könnyedén ragadják meg a terem figyelmét. Minden mondatát élvezettel hallgatod, lenyűgöz a játékos szellemessége, a lézerpontosságú megfogalmazása és az üzenet...

Drew Seeley és a High School Musical turné: Zac Efron helyettesítése és a zenei siker története

Drew Seeley neve sokak számára ismeretlen lehet, pedig az ő hangján csendültek fel azok a dalok, amelyek meghatározták egy generáció zenei élményeit. A 2006-os High School Musical című Disney-filmben ugyanis nem Zac Efron, hanem Drew Seeley szolgáltatta Troy Bolton...

Louvre-i gyémántlopás: hogyan buktak le a tolvajok a világ egyik legnagyobb múzeumában?

2023. október 18-án nappali fényben történt az évszázad egyik legbotrányosabb műkincslopása: 102 millió dollár értékű koronázási ékszerek tűntek el a párizsi Louvre-ból. A történet azonban nem egy profi, titokzatos bűnbanda bravúrjaként vonult be a krónikákba, hanem...

Denny’s magánkézbe kerül: 620 millió dolláros felvásárlás és a jövő stratégiája

Denny’s, az ikonikus amerikai reggeliző étteremlánc, 2024 januárjában bejelentette, hogy egy befektetői csoport megvásárolja a vállalatot, így a cég magánkézbe kerül. A tranzakció értéke összesen 620 millió dollár, amely tartalmazza az adósságállományt is. Ez a lépés...

Trump-kormányzat megállapodása a súlycsökkentő gyógyszerek árának csökkentéséről

A Trump-adminisztráció várhatóan még ezen a héten bejelenti az Eli Lilly és a Novo Nordisk gyógyszergyártókkal kötött megállapodását, amelynek célja a súlycsökkentő gyógyszerek árának jelentős mérséklése – értesült két, a tervvel tisztában lévő forrás. A megállapodás...

Nikkei Slack Biztonsági Incidens: Több mint 17,000 Alkalmazott és Üzleti Partner Adatainak Szivárgása

A japán kiadói óriás, a Nikkei, ma bejelentette, hogy a vállalat Slack üzenetküldő platformját feltörték, amelynek következtében több mint 17,000 alkalmazott és üzleti partner személyes adatai kerültek illetéktelen kezekbe. Ez az incidens komoly aggodalmakat vet fel a...

Az AI verseny felforrósodik: robotasszisztensek és az „arm farmok” titkai

A mesterséges intelligencia (AI) versenye egyre intenzívebbé válik, különösen a robotasszisztensek ambiciózus megjelenésével, amelyek algoritmusait valódi emberek mindennapi, rutinfeladatok végzésével tanítják. Ez a folyamat új dimenziókat nyit meg az...

Baidu robotaxi: Több mint 250 000 teljesen önvezető fuvar hetente

Baidu, a kínai technológiai óriás, jelentős mérföldkőhöz érkezett az önvezető járművek fejlesztésében: október 31-től kezdődően már több mint 250 000 teljesen emberi sofőr nélküli robotaxi-fuvart hajt végre hetente. Ezzel a számadatával a vállalat globális szinten is...

LiPyDau liposzómás formuláció előállítása és alkalmazása: részletes kutatási áttekintés

Bevezetés A LiPyDau egy innovatív liposzómás gyógyszerformuláció, amely hidrogénezett szójabab foszfatidilkolin (HSPC), koleszterin és polietilén-glikol (PEG) módosított foszfatidiletanolamin komponensekből áll. Ez a cikk részletesen bemutatja a LiPyDau...

The Boys: Bentley Alexander, a sorozat bulldogja, elhunyt – Színészek és rajongók gyászolják

Szomorú hír érkezett a The Boys rajongóihoz: Bentley Alexander, az Amazon Prime Video népszerű szuperhős-paródiájának, a The Boys című sorozatnak egyik legkedvesebb szereplője, Terror, Butcher (Karl Urban) hűséges bulldogja, elhunyt. A hírt 2025. november 4-én hozták...

Innovatív rugalmas elektromágneses uszony a víz alatti robotok hatékonyabb mozgásáért

A halak gyorsan és fürgén mozognak a vízben, képesek hirtelen irányt változtatni egyetlen uszonylendítéssel. Ez a természetes mozgásforma inspirálta a kutatókat, hogy hasonló képességekkel ruházzák fel a víz alatti robotokat. Egy kínai kutatócsoport jelentős...