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FP7

PROACTIVE — Risultato in breve

Project ID: 253825
Finanziato nell'ambito di: FP7-PEOPLE
Paese: Spagna

L'evoluzione del meccanismo di biodegradazione

Per affrontare la persistenza di un prominente gruppo di inquinanti organici, uno studio finanziato dall'UE ha deciso di modificare gli enzimi responsabili della loro degradazione. I ricercatori hanno identificato i potenziali meccanismi responsabili dell'evoluzione di questi enzimi e hanno proposto modi di applicarli per trattare terreni o acque contaminate.
L'evoluzione del meccanismo di biodegradazione
I microorganismi sono strumentali per il ciclo biochimico di molti composti naturali e sintetici, il processo coinvolto nella loro scomposizione è conosciuto come biodegradazione. Di solito le sostanze che vengono scomposte sono usate come fonte di energia, carbonio e azoto e altri nutrienti.

Gli xenobiotici, composti che sono estranei alla biosfera, però possono resistere alla biodegradazione o trasformazione, accumularsi nell'ambiente e diventare dannosi. Il progetto PROACTIVE ("Programmed acceleration of evolution of the biodegradative gene inventory"), finanziato dall'UE, si è proposto di occuparsi della persistenza degli xenobiotici sfruttando il meccanismo naturale di generazione di diversità e selezione. L'obiettivo finale era accelerare l'evoluzione dei percorsi biodegradativi per questi composti.

Come primo passo, gli scienziati hanno effettuato un'analisi bioinformatica con lo scopo di identificare e ricostruire filogeneticamente le famiglie di enzimi coinvolte nella biodegradazione. In particolare, erano interessati alle ossigenasi aromatiche che potrebbero essere utilizzate per la biodegradazione degli xenobiotici aromatici. Queste sequenze previste rappresentavano per la prima volta l'applicazione della ricostruzione ancestrale in enzimi biodegradativi e sono state in seguito incorporate tramite mutagenesi in diversi percorsi catabolici (percorso del toluene, percorso 2,4-diclorofenol ossiacetato, percorso 2,4 dinitrotoluene).

Nel corso del progetto, è risultato evidente che la regolazione dei percorsi metabolici era necessaria per evitare gli stress ossidativi. Concentrandosi sull'evoluzione dei geni DNT implicati nel percorso 2,4-dinitrotoluene, gli scienziati hanno scoperto un'associazione tra la produzione endogena di specie ossigeno reattive (ROS) e meccanismi di riparazione del DNA. Hanno suggerito che l'evoluzione della biodegradazione dei composti xenobiotici potrebbe essere ottenuta attraverso lo stress mutagenico causato dalle prestazioni irregolari di enzimi pre-esistenti su sostrati subottimali.

Nel loro insieme, i risultati di PROACTIVE descrivono un quadro per l'evoluzione dei microorganismi degradanti degli xenobiotici e dei percorsi catabolici per gli xenobiotici aromatici. Queste informazioni potrebbero essere usate nell'ingegneria evolutiva per occuparsi della biodegradazione dei composti xenobiotici.

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