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The Microme Project: A Knowledge-Based Bioinformatics Framework for Microbial Pathway Genomics

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Verso una biotecnologia bianca e verde

Lo sviluppo economico sostenibile comporta l’uso di nuovi catalizzatori biologici per effettuare reazioni di sintesi e di degradazione in un modo non nocivo per l’ambiente. Il mondo dei microbi rappresenta una riserva di reazioni enzimantiche, la grande maggioranza delle quali deve ancora essere identificata.

Cambiamento climatico e Ambiente

Il recente sviluppo di nuove tecnologie di sequenziamento ha avuto come risultato genomi completi di singoli microorganismi e metagenomi estratti da campioni ambientali. Rispetto però al ritmo con cui si accumulano nuove informazioni genetiche, la scoperta di nuove reazioni biochimiche avviene più lentamente. Il progetto MICROME (“The Microme project: A knowledge-based bioinformatics framework for microbial pathway genomics”) si è proposto di fare in modo che le conoscenze derivanti dai genomi batterici fossero sfruttate completamente dal punto di vista scientifico e biotecnologico. Il progetto quadriennale finanziato dall’UE e conclusosi nel 2013, ha riunito importanti biologi computazionali, esperti di microbiologia sperimentale e aziende che si occupano di biotecnologia bianca e verde. I membri del progetto si sono concentrati sullo sviluppo di una piattaforma computazionale per estrarre, strutturare e conservare, in forma aggiornabile, il complemento enzimatico codificato nei genomi batterici. Le informazioni ottenute sono state usate per generare modelli computazionali del metabolismo batterico e per effettuare analisi evolutive e biotecnologiche. Il team ha prodotto ampie collezioni di dati che descrivono il complemento della reazione conosciuto di tutti i batteri genomici sequenziati. Il prodotto finale comprendeva oltre 8 milioni di associazioni gene-reazione derivanti da oltre 9 000 genomi. È stata creata una risorsa pubblica di fatti biologici integrata da un set di strumenti per la costruzione di modelli e l’analisi. Modelli metabolici, che si possono aggiornare automaticamente con nuove versioni di collezioni di dati migliorate, sono stati generati usando il software sviluppato. Alla fine del progetto sono stati presentati trenta modelli testati. Sono stati sviluppati anche strumenti per l’analisi evolutiva delle funzioni metaboliche, l’analisi del contesto genomico e la retrobiosintesi. Nel corso del progetto è stato sviluppato un portale web che garantisce al pubblico l’accesso a questi dati e strumenti. Tutti i dati generati da MICROME sono a disposizione del pubblico, aggiornati regolarmente e condivisi con altre risorse pubbliche di dati e continuano a essere usati dalla comunità della ricerca. Il progetto è stato menzionato in 111 pubblicazioni scientifiche. MICROME ha aperto nuove vie per la ricerca evolutiva e biotecnologica e ha creato fondamenta solide per i progressi nel campo della biotecnologia verde e bianca.

Parole chiave

Biotecnologia verde, catalizzatori biologici, reazioni enzimatiche, bioinformatica, genomica della via microbica

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