Studio UE fa luce sulla produzione di biosintetici

Scienziati finanziati dall'UE in Germania e negli Stati Uniti hanno acquisito conoscenze del metabolismo batterico che fanno progredire la nostra comprensione relativa al modo in cui i microbi pos

Scienziati finanziati dall'UE in Germania e negli Stati Uniti hanno acquisito conoscenze del metabolismo batterico che fanno progredire la nostra comprensione relativa al modo in cui i microbi possono essere usati nella produzione di biosintetici. I ricercatori hanno utilizzato modelli computerizzati per calcolare le modificazioni genetiche necessarie per stimolare il batterio Pseudomonas Putida a incrementare la propria produzione di materiali sintetici naturali e gli esperimenti di laboratorio hanno convalidato le loro scoperte. I risultati, che avranno ripercussioni anche nell'ambito della biotecnologia medica, sono stati pubblicati sulla rivista specialistica PLOS Computational Biology.

Lo studio è stato finanziato nell'ambito dei progetti Marine Genomics e PROBACTYS del Sesto programma quadro dell'UE.

Secondo lo studio, "L'uso di microrganismi per l'efficiente produzione di composti chimici e lo smaltimento di residui pericolosi rappresenta una pietra miliare della biotecnologia". La Pseudomonas Putida ha un metabolismo flessibile che gli consente di vivere in numerosi habitat. Inoltre produce composti chimici e farmaceutici ed è in grado di degradare rifiuti e tossine. La Pseudomonas Putida è stata usata nello studio in questione in virtù delle seguenti caratteristiche: "versatilità metabolica, resistenza, disponibilità alle modificazioni genetiche e vasto potenziale per le applicazioni ambientali e industriali".

Alcuni ceppi di Pseudomonas Putida vengono impiegati nella produzione di una gamma di composti chimici e in altri processi.

Tuttavia, la maggior parte delle applicazioni basate sulla Pseudomonas Putida si trovano ancora in fase prematura perché non esiste ancora un adeguato grado di comprensione delle relazioni tra genotipi (internamente codificati, informazioni ereditarie) e fenotipi (manifestazioni fisiche di tali informazioni).

"Durante il sequenziamento del genoma di un organismo, spesso non si conosce il significato dei singoli geni e il funzionamento della loro interazione", ha spiegato il dott. Martins dos Santos dell'Helmholtz Centre for Infection Research (HCIR, Centro Helmholtz di ricerca infettivologica) in Germania.

Il dott. Jacek Puchalka dell'HCIR e i suoi colleghi hanno sviluppato un modello matematico su larga scala del metabolismo della Pseudomonas Putida al fine di comprenderne meglio la crescita e il metabolismo. Il loro modello rappresentava una rete di geni individuali e processi metabolici conosciuti nei batteri.

"Tutto questo è simile a una mappa che riporta città e autostrade", ha spiegato il dott. Puchalka. "In alcune strade c'è moltissimo traffico, mentre altre sono molto tranquille. Alcune strade sono bloccate e ci sono anche delle deviazioni. I percorsi metabolici della Pseudomonas Putida si comportano esattamente allo stesso modo".

Gli scienziati hanno poi convalidato il proprio modello utilizzando dati provenienti dalla tracciatura al carbonio e da altri esperimenti in laboratorio, e lo hanno esteso per identificare le caratteristiche chiave del metabolismo dei microbi.

Il modello si è dimostrato abbastanza solido da consentire di prevedere l'effetto prodotto dalle modifiche indotte nella Pseudomonas Putida. Poiché i batteri sono in grado di far cambiare rotta ai propri percorsi metabolici quando questi sono interrotti dalle mutazioni, i ricercatori hanno usato il modello per vedere cosa sarebbe successo cambiando i percorsi metabolici specifici della Pseudomonas Putida.

Il modello è stato impiegato per mettere a punto strategie di ingegneria metabolica volte a migliorare la produzione di poliidrossialcanoati, una categoria di composti utili sotto il profilo biotecnologico. Nello specifico, hanno cercato di incrementare la produzione di PHB (acido poliidrossibutirrato), un importante composto sintetico la cui produzione è attualmente lunga, macchinosa e relativamente costosa.

Gli scienziati sono stati in grado di applicare il modello con successo per determinare quali percorsi debbano essere modificati nella Pseudomonas Putida al fine di incrementarne la produzione di PHB.

Lo studio conclude: "Il modello solidamente convalidato offre panoramiche uniche sulle relazioni tra genotipo e fenotipo e costituisce un quadro robusto per l'esplorazione di questo versatile batterio e per capitalizzare il suo vasto potenziale biotecnologico".

"In futuro sarà possibile produrre in modo più efficiente biosintetici in grandi quantità", ha detto il dott. Puchalka. "E se siamo riusciti a dare il nostro contributo in questo, ne siamo molto lieti".

Fonte: (25/11/2008)
Pubblicato in Biotecnologie
Tag: Pseudomonas, biosintetici, fermentazioni

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