Badania unijne dostarczają nowych informacji nt. produkcji biosyntetyków Naukowcom w Niemczech i USA, których badania finansowane są ze środków unijnych, udało się zyskać nowe informacje na temat metabolizmu bakterii, co znacznie pogłębia wiedzę nt. sposobu, w jaki można wykorzystać drobnoustroje do produkcji biosyntetyków. Naukowcy wykorzystali mo... Naukowcom w Niemczech i USA, których badania finansowane są ze środków unijnych, udało się zyskać nowe informacje na temat metabolizmu bakterii, co znacznie pogłębia wiedzę nt. sposobu, w jaki można wykorzystać drobnoustroje do produkcji biosyntetyków. Naukowcy wykorzystali modele komputerowe do obliczenia zmian genetycznych niezbędnych by pobudzić bakterie Pseudomonas putida do produkowania naturalnych syntetyków, a następnie potwierdzili swoje odkrycia w eksperymentach laboratoryjnych. Wyniki o dużym znaczeniu dla biotechnologii medycznej opublikowano w czasopiśmie PLOS Computational Biology. Badanie zostało sfinansowane przez projekty "Genomika morska" i PROBACTYS w ramach Szóstego Programu Ramowego UE. W raporcie czytamy: "Kamieniem węgielnym biotechnologii jest wykorzystywanie mikroorganizmów do efektywnej produkcji substancji chemicznych i wyeliminowanie szkodliwych odpadów". P. putida wyróżnia się elastycznym metabolizmem, który pozwala jej żyć w różnych środowiskach. Potrafi także wytwarzać substancje chemiczne i środki farmaceutyczne oraz rozkładać odpady i toksyny. P. putida została wykorzystana w badaniu ze względu na "wielofunkcyjność metabolizmu, odporność na stres, podatność na modyfikacje genetyczne oraz ogromny potencjał w zastosowaniach środowiskowych i przemysłowych". Szczepy P. putida są wykorzystywane do produkcji całego szeregu środków chemicznych, a także w innych procesach. Jednakże większość zastosowań bakterii Pseudomonas jest nadal w powijakach, ponieważ relacje między genotypami (informacja wewnętrznie kodowana i dziedziczona) a fenotypami (fizyczny przejaw tej informacji) są nadal niedostatecznie poznane. "W czasie sekwencjonowania genomu danego organizmu często nie wiadomo, co oznaczają pojedyncze geny i jak działa ich interakcja" - wyjaśnił dr Martins dos Santos z Centrum Badań Chorób Zakaźnych im. Helmholtza (HCIR) w Niemczech. Jacek Puchałka z HCIR opracował wraz z kolegami wielkoskalowy model matematyczny metabolizmu P. putida, aby lepiej zrozumieć jej rozwój i metabolizm. Model przedstawia sieć indywidualnych genów oraz znane procesy metaboliczne bakterii. "Wszystko to podobne jest do mapy z naniesionymi miastami i autostradami" - wyjaśnił Puchałka. "Na niektórych drogach ruch jest bardzo intensywny, a niektóre są prawie puste. Niektóre drogi są zamknięte i powstają objazdy. Ścieżki metaboliczne P. putida zachowują się dokładnie w taki sam sposób." Naukowcy potwierdzili skuteczność modelu za pomocą danych uzyskanych ze ścieżki węglowej i innych eksperymentów laboratoryjnych, a następnie rozszerzyli go, aby zidentyfikować kluczowe parametry metabolizmu drobnoustroju. Model okazał się wystarczająco skuteczny, aby przewidzieć wyniki zmian wprowadzanych w P. putida. Z uwagi na fakt, że bakterie są w stanie zmienić ścieżki metaboliczne w przypadku zakłócenia ich przez mutacje, naukowcy oparli się na modelu, aby sprawdzić co się stanie w przypadku zmiany określonych ścieżek metabolicznych P. putida. Model wykorzystano do opracowania strategii metabolicznych, aby udoskonalić produkcję polihydroksylkanoatów, grupy przydatnych biotechnologicznie związków chemicznych. Konkretnie, starali się zwiększyć wytwarzanie PHB (kwasu polihydroksy-butanowego), ważnego syntetyku, którego wytwarzanie jest obecnie czasochłonne i stosunkowo kosztowne. Naukowcom udało się określić na podstawie modelu, które ścieżki P. putida należy zmienić, aby zwiększyć wytwarzanie PHB. W podsumowaniu czytamy: "rzetelny i sprawdzony model dostarcza cennych informacji na temat relacji genotyp - fenotyp i zapewnia solidne ramy do badania wielofunkcyjnej bakterii i budowania kapitału na jej ogromnym potencjale biotechnologicznym". "W przyszłości możliwe będzie efektywniejsze produkowanie biosyntetyków na większą skalę" - powiedział Puchałka. "Cieszymy się, że będziemy mieć w tym swój wkład." Kraje Niemcy, Stany Zjednoczone
