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L’evoluzione guidata nei batteri per progettare le proteine

Le tecniche attuali di produzione delle proteine sono di utilità limitata. Alcuni ricercatori finanziati dall’UE hanno utilizzato il batterio Escherichia coli per produrre selettivamente proteine per applicazioni industriali e sanitarie.
L’evoluzione guidata nei batteri per progettare le proteine
I ricercatori del progetto DESB (Directed evolution in vivo enabled through genetic circuits in a synthetic biology approach) hanno sviluppato un approccio innovativo: hanno deciso di utilizzare E. coli come un sistema in vivo di mutagenesi per produrre proteine di ottima qualità con le proprietà desiderate. Hanno sfruttato un metodo di biologia di sintesi per sviluppare circuiti genetici che controllassero il tasso di mutagenesi e garantissero il rigore della selezione.

Per iniziare DESB ha sviluppato ed eseguito il metodo BASIC (Biopart assembly standard for idempotent cloning) per produrre circuiti genetici ad alta performance. Questo metodo di assemblaggio del DNA solido, semplice e versatile permette un assemblaggio in sette parti con un accuratezza del 90 % mai ottenuta prima, mentre l’assemblaggio in quattro parti ha un’accuratezza del 99 %. Il vantaggio di questo metodo è la sua modularità dal momento che permette ai ricercatori di coltivare librerie complete e universali di parti e condividerle efficacemente. La piattaforma BASIC può essere utilizzata per librerie di promoter, siti di legame ribosomale, varianti geniche ed etichette proteiche.

I ricercatori hanno utilizzato BASIC per sviluppare circuiti genetici che agiscono come controllori del sistema di mutatori genetici. Sono riusciti a dimostrare la realizzabilità del bersagliamento di un gene specifico all’interno di una cellula viva, come evidenziato dalla deaminazione della citosina in uracile. Inoltre è stato bersagliato il gene della proteina fluorescente verde (green fluorescent protein, GFP) per rivelare l’effetto delle mutazioni sulla fluorescenza.

Il lavoro di DESB è pionieristico perché realizza i primi passi verso lo sviluppo di un sistema in grado di auto-evolversi e auto-selezionarsi per la produzione di proteine di interesse, su scala industriale. Ciò dovrebbe contribuire a migliorare l’esplorazione della diversità mutazionale e permettere selezione e ottimizzazione delle proteine attraverso circuiti genetici in vivo. Le applicazioni includono la produzione di nuove sostanze chimiche, biofarmaci, carburanti sostenibili e nuove classi di materiali “sintonizzabili”.

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Keywords

Evoluzione guidata, produzione delle proteine, DESB, circuiti genetici, mutagenesi
Numero di registrazione: 198597 / Ultimo aggiornamento: 2017-05-26