Migliore sfruttamento del materiale biochimico
Le biotecnologie offrono la possibilità di sfruttare gli organismi fotosintetici per produrre sostanze chimiche e contribuire a soddisfare la crescente domanda mondiale di energia, compensando la dipendenza dai combustibili fossili. Una sfida è quella di creare una produzione stabile e su larga scala di questi organismi biologici. Il progetto PHOTO.COMM (Design & engineering of photosynthetic communities for industrial cultivation), finanziato dall’UE, ha preparato una nuova generazione di ricercatori per questo compito. Si tratta di un Network di formazione iniziale creato per la biotecnologia fotosintetica sostenibile quale fornitore di beni ed energia. PHOTO.COMM ha ingaggiato 12 ricercatori all’inizio della loro carriera e due ricercatori con esperienza allo scopo di formarli nella progettazione e ingegneria di comunità microalgali sintetiche guidate dalla luce per uso industriale. Con altrettanta enfasi sulla formazione quali leader scientifici e imprenditori, il progetto intendeva lasciare un’eredità in grado di contribuire al benessere socioeconomico dell’UE. I ricercatori hanno adottato l’innovativo approccio di creare comunità microbiche sinergiche. Il team ha combinato un’alga eucariotica che richiede vitamina B12 e un batterio eterotrofico che fornisce la B12 in cambio di fotosintati. PHOTO.COMM ha generato modelli metabolici su scala genomica per identificare i geni essenziali, e quelli dove i knockout genici potrebbero essere vantaggiosi nella produzione su larga scala delle sostanze chimiche desiderate. I ricercatori hanno sviluppato differenti piattaforme tecniche per produrre vari cianobatteri che fissano l’azoto. PHOTO.COMM ha usato la manipolazione genetica per aumentare il rilascio di ammoniaca nei terreni di coltura attraverso la sottoregolazione dell’attività della glutammina sintetasi. Il team ha analizzato gli aggregati naturali di alghe e batteri mediante la metagenomica per determinare le interazioni che avvengono in natura. I ricercatori hanno applicato questa tecnica anche a campioni provenienti da fotobioreattori industriali esistenti. Oltre alla co-coltura di differenti microrganismi, PHOTO.COMM ha identificato nuovi acidi ribonucleici regolatori che potrebbero essere usati per raggiungere la produttività richiesta per la produzione su scala industriale. I ricercatori hanno identificato due di questi acidi ribonucleici che potrebbero essere utilizzati. I ricercatori hanno identificato l’importanza della fosforilazione e hanno già introdotto nuovi percorsi per migliorare i parametri fotosintetici. I team hanno usato molte piattaforme tecniche differenti al fine di sviluppare una nuova pipeline metatrascrittomica per studiare le popolazioni microbiche miste. Infine, i ricercatori hanno migliorato la robustezza e l’applicabilità nei bioreattori di cianobatteri e specie algali. L’approccio di PHOTO.COMM è probabilmente il primo in cui delle soluzioni a basso costo interamente biologiche potrebbero raggiungere stabilità a lungo termine e produttività. Con il tempo, questo fornirà un contributo significativo all’economia dell’UE e al benessere della società.
Parole chiave
Organismi fotosintetici, biotecnologia, PHOTO.COMM, comunità microbiche, modelli metabolici
