Identificazione del cluster genico semplificata attraverso il data mining
Peptidi ribosomicamente sintetizzati e modificati dopo la traduzione (RiPPs, ribosomally synthesised and post-translationally modified peptides), un gruppo eterogeneo di molecole batteriche biologicamente attive, hanno attirato molta attenzione ultimamente grazie al loro vasto potenziale per le applicazioni terapeutiche. Sebbene possano sembrare sconosciute, le batteriocine, una di queste classi di molecole, sono state ampiamente utilizzate nell’industria alimentare negli ultimi decenni. Ad esempio, la nisina, una batteriocina con proprietà antimicrobiche, viene utilizzata come biopreservante alimentare nei latticini, negli alimenti in scatola e nei salumi. Negli ultimi anni, la sua applicazione è stata estesa anche ai campi biomedici. Per facilitare la ricerca su RiPP e batteriocine, un team di scienziati parzialmente sostenuto dal progetto Rafts4Biotech, finanziato dall’UE, ha presentato l’ultima versione di uno strumento software basato sul web chiamato BAGEL. Il team ha pubblicato recentemente le caratteristiche del server web BAGEL4 sulla rivista «Nucleic Acids Research». Come spiegato nell’articolo, i server web potrebbero essere utili per «individuare l’origine genetica di un’attività antimicrobica osservata e, di conseguenza, identificare la struttura chimica associata». Ciò comporta il processo di utilizzo di tecniche e algoritmi di data mining per estrarre informazioni direttamente dal web. I ricercatori hanno dichiarato che BAGEL4 è un server web «in grado di consentire agli utenti di identificare e visualizzare i cluster genici nel DNA procariotico coinvolto nella biosintesi dei RiPP e delle batteriocine (non modificate)». Il suo input potrebbe anche essere ampliato con dati di sequenziamento dell’acido ribonucleico. «Nel complesso, BAGEL4 è stato aggiornato e ampliato con nuove funzionalità: è più facile da utilizzare e offre un’estrazione affidabile, rapida e conveniente di batteriocine e RiPPs». Rafts4Biotech è stato creato per superare alcune delle sfide dei processi biotecnologici legati ai batteri. Come affermato sul sito web del progetto, «le prestazioni di questi microrganismi nelle condizioni industriali impegnative sono limitate dalla tossicità di alcuni composti e dalle complesse interazioni metaboliche che avvengono all’interno delle cellule batteriche». La strategia di Rafts4Biotech si basa «sulla limitazione della produzione di questi composti a zone specializzate della membrana del microbo, chiamate zattere lipidiche. Queste regioni scoperte di recente presentano un ambiente ideale per evitare interferenze con il metabolismo batterico e la fattibilità, aumentando così la produttività». Uno dei casi studio coperti dal progetto si concentra sulla produzione di una nuova generazione di antibiotici efficaci per combattere infezioni resistenti. «Rafts4Biotech applicherà la tecnologia della zattera allo sviluppo di antimicrobici ad alto valore aggiunto che normalmente non possono essere prodotti a causa della loro tossicità». La stessa tecnologia sarà implementata anche nella produzione di ß-carotene e vitamine A e B, sostituendo la produzione basata su sostanze chimiche con bioprocessi sostenibili che operano a temperature più basse e richiedono meno energia. Un altro caso di studio riguarda il controllo e l’eliminazione di agenti inquinanti di cibo e acqua potabile come il tricloropropano, un solvente industriale utilizzato come agente detergente e sgrassante. In un’intervista sul sito web di Rafts4Biotech, il coordinatore del progetto Daniel López spiega nel dettaglio le zattere lipidiche: «Ogni membrana cellulare è costituita da lipidi che si aggregano in base alle loro proprietà fisico-chimiche. Come l’olio e l’acqua non si mescolano, i lipidi specifici rimangono uniti formando goccioline o domini. Questi cluster lipidici incorporano proteine di membrana che ne condizionano il funzionamento». Questa struttura di membrana specializzata è nota come zattera lipidica. «Le proteine di una membrana sono come il motore di un’automobile: hanno bisogno del giusto olio per funzionare. I lipidi nella membrana agiscono esattamente come questo olio, assicurandosi che le proteine che raggruppano funzionino correttamente». Il progetto Rafts4Biotech (Synthetic bacterial lipid rafts to optimize industrial bioprocesses) combina diverse competenze in biologia sintetica, biologia dei sistemi e modelli matematici per tradurre la sua tecnologia in applicazione di mercato. Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto Rafts4Biotech
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Spagna