Katalizatory bakteryjne na zamówienie
Pseudomonas to zróżnicowana grupa bakterii o różnorodnym metabolizmie i plastyczności genetycznej, co umożliwia im przeżycie w różnych środowiskach. Mają one ciekawy potencjał biotechnologiczny, gdyż pozwalają na uzyskanie cennych bioproduktów i związków chemicznych. Pseudomonas putida to jeden z najlepiej zbadanych gatunków Pseudomonas cechujący się brakiem patogeniczności i poddający się manipulacji genetycznej. Przeszkodą w praktycznym zastosowaniu P. putida jest brak wiedzy na temat zależności między genotypem i fenotypem u tych bakterii. Finansowany ze środków UE projekt ALLEGRO (Biotechnological exploitation of Pseudomonas putida: lego-lizing and refactoring central metabolic blocks through rational genome engineering) miał na celu uzyskanie różnych szczepów P. putida poprzez wykorzystanie manipulacji genomowej i metabolicznej. Aby tego dokonać, uczeni zajęli się elementami DNA zakodowanymi w zewnętrznych chromosomach, które powodują niestabilność genomu i są niezbędne dla funkcji katalitycznych. Badacze usunęli energochłonne struktury z otoczki komórki, takie jak wici, co uprościło genom i ułatwiło manipulowanie nim. P. putida pozwala na wykorzystanie dużej liczby źródeł węgla jako środka do przystosowania do różnych warunków fizykochemicznych. Mimo że udało się poznać procesy rozkładu cząsteczek z sześcioma źródłami węgla (heksozy), niewiele wiadomo na temat tego, w jaki sposób P. putida katabolizują alternatywne źródła węgla, na przykład produkty uboczne glicerolu stosowanego w przemyśle biopaliwowym. Naukowcy zaobserwowali, że glicerol uruchamia u P. putida zarówno glikolizę, jak i glikoneogenezę. Dużo wysiłku włożono też w poznanie mechanizmów wykorzystywanych przez P. putida do zachowania odporności na stres środowiskowy. Ułatwiłoby to manipulowanie odpornością na stres i pomogło w przełożeniu wiedzy na praktyczne zastosowania w dziedzinie biotechnologii. W tym kontekście, naukowcy badali funkcje nieorganicznego polifosforanu — jednego z kluczowych związków dla odporności bakterii na stres. Uczeni odkryli, że u P. putida akumulacja polifosforanu jest niezbędna do utrzymania odporności metabolicznej. Reasumując, genetyczne i metaboliczne manipulowanie P. putida pozwala na stworzenie alternatywnych rozwiązań dla rusztowań aktualnie stosowanych w biotechnologii i biokatalizie przemysłowej.
Słowa kluczowe
Manipulacja genetyczna, biokatalizator, biotechnologia, Pseudomonas putida, źródło węgla, glicerol, stres
