Catalisti batterici a scelta
Gli Pseudomonads sono batteri di diverso tipo con caratteristiche di versatilità metabolica e plasticità genetica che ne consentono la sopravvivenza in ambienti molto diversi. Il loro potenziale biotecnologico è molto interessante e consentono di ottenere bio-prodotti e sostanze chimiche di grande valore. La Pseudomonas putida è una delle specie più studiate del genus Pseudomonads, non è patogena e si presta alla manipolazione genetica. Le applicazioni che utilizzano la P. putida devono però fare i conti con la scarsa conoscenza delle relazioni esistenti tra genotipo e fenotipo di questo batterio. Lo scopo del progetto ALLEGRO (Biotechnological exploitation of Pseudomonas putida: lego-lizing and refactoring central metabolic blocks through rational genome engineering), finanziato dall’UE, era la creazione di vari ceppi di P. putida in seguito alla manipolazione genomica e metabolica. In questo contesto, i ricercatori hanno studiato gli elementi di DNA codificati nel cromosoma attuale che provocano instabilità genomica e che non sono necessari per le funzioni catalitiche. Hanno quindi eliminato le strutture energivore dell’involucro cellulare come i flagelli, semplificando il genoma e rendendolo più adatto alla manipolazione. La P. putida può utilizzare un gran numero di fonti di carbonio e adattarsi così a diverse condizioni fisicochimiche. Benché i percorsi di suddivisione delle molecole con sei fonti di carbonio (esosi) siano stati chiariti, poco si sa ancora sul modo in cui la P. putida catabolizza fonti di carbonio alternative come il glicerolo, un sottoprodotto della fabbricazione del biodiesel. Gli scienziati hanno osservato infatti che nella P. putida il glicerolo attiva sia la glicolisi sia la gliconeogenesi. Il team ha svolto un lavoro considerevole per chiarire i meccanismi utilizzati dalla P. putida per resistere agli stress ambientali. Queste conoscenze faciliterebbero la manipolazione di questa caratteristica e aiuterebbero a tradurre le conoscenze acquisite in applicazioni di biotecnologie. In questo contesto, gli scienziati hanno esplorato le funzioni del polifosfato inorganico, che svolge un ruolo chiave nella resistenza batterica agli stress, scoprendo che nella P. putida l’accumulo del polifosfato è essenziale per mantenere la robustezza metabolica. Nel complesso, i ceppi di P. putida manipolati geneticamente e metabolicamente rappresentano una risposta estremamente efficace agli scaffold esistenti utilizzati nelle applicazioni biotecnologiche basate sul petrolio o nella biocatalisi industriale.
Parole chiave
Manipolazione genetica, biocatalisi, biotecnologie, Pseudomonas putida, fonte di carbonio, glicerolo, stress
