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FP7

PSEUDOMODEL Risultato in breve

Project ID: 329682
Finanziato nell'ambito di: FP7-PEOPLE
Paese: Spagna

I computer aiutano a sviluppare microorganismi di biocarburante

I carburanti fossili e la plastica sono due delle principali cause dell’inquinamento atmosferico e la loro produzione dipende da riserve di petrolio non rinnovabili. Una soluzione per una produzione rinnovabile di sostanze chimiche rispettose dell’ambiente, è l’uso di microorganismi geneticamente ingegnerizzati.
I computer aiutano a sviluppare microorganismi di biocarburante
I geni codificati nei microorganismi possono essere modificati o è possibile inserire nuovi geni di diversi organismi per sviluppare microorganismi in grado di produrre in modo efficiente bioplastica o biocarburanti. Questi processi biologici (denominati chimica verde) sono rinnovabili e meno inquinanti rispetto ai tradizionali processi di produzione basati sui prodotti petrolchimici.

Il numero di combinazioni possibili per integrare geni di diversi organismi in un ospite microbico è troppo complesso per essere studiato usando le tecniche tradizionali. Al loro posto si usano i computer per determinare le strategie di ingegneria genetica necessarie per progettare ceppi efficienti di microorganismi e il loro uso in esperimenti.

Il progetto PSEUDOMODEL (Integrative modeling and engineering of Pseudomonas putida for green chemistry), finanziato dall’UE, ha sviluppato tecniche di calcolo per aiutare a prevedere le strategie di ingegneria genetica necessarie per un’efficiente produzione di biocarburanti e bioplastica.

I ricercatori hanno assemblato una collezione di dati del repertorio enzimatico di 23 microrganismi e hanno sviluppato un quadro computazionale per prevedere il numero minimo di interventi per il controllo dell’attività dei percorsi cellulari. I risultati hanno permesso di identificare un numero promettente di obiettivi per l’ingegneria genetica.

Il microrganismo Pseudomonas putida KT2440 è ben conosciuto dagli scienziati ed è usato per la produzione di poliidrossialcanoati (PHA), importanti precursori per la bioplastica. I modelli esistenti di P. putida KT2440 sono stati confrontati e testati e il quadro computazionale di PSEUDOMODEL è stato usato per prevedere le strategie di ingegneria genetica necessarie per un’efficiente produzione di acetil-coenzima A, un importante precursore degli PHA.

Sono stati esaminati tre scenari diversi. Ovvero, l’ottimizzazione della crescita microbica, l’ottimizzazione della produzione di acetil-coenzima A e l’ottimizzazione combinata di crescita e produzione di acetil-coenzima A. I risultati hanno indicato che strategie alternative di ingegneria potrebbero aumentare la crescita di fino al 147 % e la produzione di PHA di fino al 136 %. Inoltre, il secondo scenario ha suggerito che la produzione di acetil-coenzima A è limitata dal tasso di assorbimento del succinato.

Il microrganismo P. putida DOT-T1E, che è noto per la sua tolleranza ai composti tossici, è stato anch’esso studiato e sottoposto a interventi di ingegneria genetica per migliorare ulteriormente tale tolleranza. I ceppi prodotti rappresentano promettenti sistemi ospite per un’efficiente produzione di n-butanolo, un promettente biocarburante di prossima generazione grazie alla sua alta densità di energia, la sicurezza di manipolazione e la possibilità di uso diretto nei motori a benzina.

PSEUDOMODEL aiuterà a scoprire nuovi ceppi ingegnerizzati di microrganismi per un’efficiente produzione di biocarburanti e composti biodegradabili. Inoltre aiuterà l’UE a diventare un leader globale nel settore della chimica verde, riducendo in questo modo l’inquinamento dell’ambiente e promuovendo l’indipendenza dalla produzione di petrolio.

Informazioni correlate

Keywords

Chimica verde, ingegneria genetica, Pseudomonas putida KT2440, poliidrossialcaonati, acetil-coenzima A, succinato, P. putida DOT-T1E, n-butanolo
Numero di registrazione: 181055 / Ultimo aggiornamento: 2016-04-15
Dominio: Ambiente