Segreti nascosti della via metabolica del metileritritolo fosfato (MEP) mostrano un nuovo percorso per la produzione di isoprenoidi
Gli isoprenoidi possono trovarsi quasi ovunque in natura e nei prodotti industriali: sono una componente essenziale di una vasta gamma di prodotti tra cui prodotti farmaceutici, fragranze e biocarburanti. Per quanto largamente diffusi, gli isoprenoidi sono molto difficili da estrarre dalle piante, la loro principale fonte naturale. Solo una sintesi chimica molto costosa e dannosa per l’ambiente può portare a isoprenoidi sfruttabili. Grazie al progetto BioHelp, finanziato dall’UE, tutto questo potrebbe cambiare. BioHelp, che ha avuto inizio nel 2014, si è basato sulla scoperta della via metabolica del MEP, un complesso percorso metabolico responsabile della produzione degli elementi costitutivi utilizzati per produrre tutti gli isoprenoidi, nei primi anni ’90. Il progetto intendeva scoprire i meccanismi che controllano ogni fase di questa via metabolica nei batteri, al fine di consentire la creazione di bioraffinerie che producono isoprenoidi su scala industriale. «Prima di BioHelp, la maggior parte della ricerca si basava su studi in vitro o condotti isolatamente dal contesto dell’intera via metabolica e/o dell’intera cellula. Questa è la prima volta che la via metabolica del MEP è stata studiata da una prospettiva più ampia per ottenere parametri cinetici in vivo a livello di via», afferma il dott. Jordi Perez-Gil. Nel progetto sono stati coinvolti due gruppi di ricerca: Il Center for Research in Agricultural Genomics (CRAG) in Spagna e la University of Queensland in Australia. Il progetto è stato coordinato dal dott. Manuel Rodriguez-Concepcion (CRAG). I team hanno combinato la produzione di più ceppi batterici, comprese le versioni modificate della via metabolica del MEP, con tecniche analitiche avanzate. Il punto era di caratterizzarli e utilizzare questi dati preziosi per impostare un approccio di modellazione innovativo, adattivo e in silico. «La maggior parte dei risultati deve ancora essere pubblicata, ma in particolare siamo stati in grado di generare un modello per i primi cinque passaggi della via metabolica del MEP. Abbiamo identificato nuovi meccanismi regolatori specifici che controllano questa via, caratterizzato le proprietà nuove e rilevanti di uno degli enzimi della via e fornito un quadro molto più ampio della sua regolazione generale. Abbiamo anche creato le basi di un sistema sintetico per esportare isoprenoidi specifici (carotenoidi) da biofattorie batteriche. Quest’ultimo apre nuove linee di ricerca sugli aspetti fondamentali del trasporto dei carotenoidi e dell’accumulo nelle piante», spiega il dott. Perez-Gil. Sul fronte degli antibiotici, i team del progetto si sono concentrati su un nuovo enzima della via metabolica del MEP che è presente solo in alcuni microrganismi patogeni. Questa ricerca apre un nuovo percorso allo sviluppo antibiotico che è assolutamente necessario nel contesto di una crescente resistenza agli antibiotici. «L’uso di antibiotici specifici per enzimi potrebbe diventare un approccio più comune nei prossimi anni. Grazie alla nostra scoperta, potremmo creare nuovi antibiotici per il trattamento di malattie altamente diffuse nei paesi del terzo mondo. Potremmo stabilire una nuova generazione di antibiotici che potrebbero agire sui patogeni specifici che ospitano l’enzima appena scoperto, evitando allo stesso tempo il danno al microbiota benefico. Potremmo persino riuscire a trattare la Brucella abortus, un agente patogeno che colpisce i bovini e che causa gravi danni economici nell’Unione europea», afferma entusiasta il dott. Perez-Gil. In un prossimo futuro, il dott. Perez-Gil è fiducioso che il progetto contribuirà all’implementazione di un nuovo paradigma industriale basato sulla biotecnologia e prevede di continuare il suo lavoro sulla base dei risultati di BioHelp e degli altri recenti sviluppi nel campo.
Parole chiave
BioHelp, isoprenoidi, via metabolica del MEP, resistenza agli antibiotici, antibiotici, piante
