European Commission logo
italiano italiano
CORDIS - Risultati della ricerca dell’UE
CORDIS

Development of tools to increase product yields in cyanobacteria using a synthetic biology approach

Article Category

Article available in the following languages:

Risanare l’economia del carbonio con tecniche per sfruttare i cianobatteri

Usando il sole e la CO2 come fonte di energia, organismi versatili noti come cianobatteri offrono speranza per una biotecnologia più sostenibile. Poiché la bassa produttività impediva di progredire in tal senso, Cynthetica ha sviluppato strumenti volti a migliorare il loro sfruttamento.

Ricerca di base icon Ricerca di base

I cianobatteri (spesso indicati come alghe verdi-azzurre) sono un ceppo di batteri primitivi considerati come gli inventori della fotosintesi, poiché ricavano energia dal sole e dall’anidride carbonica presente nell’atmosfera e assorbono al contempo acqua e sostanze nutritive inorganiche disciolte per crescere. Da questo processo derivano composti organici (quali carboidrati e proteine) e biomasse e composti chimici preziosi, utili all’uomo per la fabbricazione di prodotti farmaceutici o come componenti per materiali quali la plastica. Recentemente, vi sono stati tentativi di modificare geneticamente alcune specie di cianobatteri per produrre utili elementi costitutivi chimici, ma i rendimenti sono rimasti troppo bassi per applicazioni pratiche. Le tecniche e gli strumenti, inoltre, non sono ancora così avanzati come quelli stabiliti per organismi quali il lievito. Il progetto Cynthetica, finanziato dall’UE, intrapreso con il sostegno del programma Marie Skłodowska-Curie, ha dimostrato la modificazione genetica di un ceppo di cianobatteri in rapida crescita recentemente identificato con potenziale per la produzione industriale. I cianobatteri esprimono una proteina all’interno della cellula che può essere utilizzata per creare «substrati» e punti di ancoraggio per gli enzimi nei percorsi biosintetici al fine di produrre i composti chimici desiderati.

Il substrato, l’ancora e lo strumento di cattura

I cianobatteri contengono naturalmente molte membrane nelle loro cellule e, poiché alcuni batteri producono e usano substrati di membrana, il team di Cynthetica era interessato a capire se si potessero formare substrati simili nei cianobatteri. «Volevamo vedere se aggiungere e organizzare più enzimi su membrane di substrati proteici potesse produrre una quantità maggiore dei composti chimici desiderati», afferma il prof. Poul Erik Jensen, coordinatore del progetto. «Tra questi composti vi sono i diterpeni, interessanti per l’industria farmaceutica in quanto possiedono proprietà antimicrobiche e antinfiammatorie». Al fine di legare gli enzimi al substrato della membrana, il team ha sviluppato «ancore» di membrana, ossia un tratto di aminoacidi a un’estremità della proteina. Nonostante tale metodo sia stato collaudato e si sia rivelato funzionale, solo un numero limitato di enzimi è stato ancorato. Inoltre, il team ha creato uno «strumento di cattura» o un compartimento all’interno della cellula. Poiché alcuni prodotti chimici intermedi (prodotti di reazioni chimiche) possono essere velenosi per la cellula, contenerli limita il danno che possono arrecare.

Verso una società biocompatibile

La tecnica di Cynthetica sarebbe una benedizione per i tentativi volti a ridurre la dipendenza dai combustibili fossili per la produzione di materiali e farmaci. Inoltre, i cianobatteri richiedono circa 40 volte meno superficie e 10 000 volte meno acqua rispetto alle piante per produrre una quantità comparabile di prodotti, generando al contempo quasi nessun rifiuto. Ciò significa che le unità industriali potrebbero essere situate in deserti, mari o terre desolate. «In futuro, gli organismi fotosintetici, come i cianobatteri, potrebbero risanare l’economia del carbonio utilizzando l’anidride carbonica atmosferica, generalmente considerata un problema!», afferma il prof. Jensen. Mentre i risultati sono in attesa di pubblicazione, il team continua a perfezionare il processo. Il prossimo passaggio più importante sarà attaccare gli enzimi al substrato proteico in grandi quantità. Inoltre, la tecnica dovrà funzionare per diversi percorsi biosintetici, alcuni dei quali richiedono più passaggi e quindi si basano su diversi enzimi che lavorano insieme come un nastro trasportatore. I risultati del team aiuteranno le aziende a introdurre la tecnica negli ambienti di produzione industriale.

Parole chiave

Cynthetica, biotecnologia, cianobatteri, fotosintesi, anidride carbonica, prodotti farmaceutici, composti chimici, proteine, enzimi, membrane, biosintetico, modificazione genetica

Scopri altri articoli nello stesso settore di applicazione