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Fabbriche cellulari basate sul metanolo

Le fabbriche cellulari microbiche utilizzano zuccheri e altre materie prime derivanti da prodotti alimentari come substrati per la produzione di sostanze chimiche. Un’economia basata sul metanolo come fonte alternativa di carburante e materie prime è un argomento comune nella comunità scientifica.
Fabbriche cellulari basate sul metanolo
La fornitura di metanolo si basa su risorse sia fossili che rinnovabili, rendendolo una materia prima altamente flessibile e sostenibile. Tuttavia, i batteri metilotrofici (presenti nel metanolo) sono normalmente privi di certi tratti favorevoli necessari per l’applicazione industriale, come nelle fabbriche cellulari microbiche. Ad esempio, richiedono molto ossigeno e sono tecnicamente complicati da modificare geneticamente.

Il progetto PROMYSE (Products from methanol by synthetic cell factories), finanziato dall’UE, ha lavorato alla modifica della metilotrofia in batteri non metilotrofici usando concetti di biologia sintetica. Per la produzione biotecnica PROMYSE ha combinato la modularizzazione ortogonale della metilotrofia e lo sfruttamento del metanolo come materia prima generica.

Le strategie di biologia di sintesi hanno combinato bio-ingegneria e test con previsioni e modelli per generare nuovi metilotrofi. Un risultato importante del progetto è stata la generazione di prodotti valorizzabili utilizzando ospiti ben affermati biotecnologicamente rilevanti. Nella fase finale i ricercatori hanno utilizzato metanolo marcato, e dimostrato che i ceppi ricombinanti di recente costruzione potevano consumare e incorporare il metanolo nei costituenti cellulari.

I partner di PROMYSE hanno caratterizzato biochimicamente sei differenti deidrogenasi di metanolo, e le loro proteine attivatrici. Per incorporare la metilotrofia hanno trasferito ognuna di esse ai tre ospiti non metilotrofici selezionati. Hanno costruito ceppi ricombinanti di Bacillus methanolicus che producono importanti “platform chemical” utilizzati nella produzione della bioplastica, dal metanolo.

I risultati del progetto sono stati presentati in 22 pubblicazioni scientifiche sottoposte a revisione paritaria, in numerose conferenze e un brevetto. La formazione di giovani scienziati, il coinvolgimento di partner industriali e un’ottima diffusione delle conoscenze contribuiranno a preparare l’alba di un economia che conta tra i suoi componenti importanti il metanolo.

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Keywords

Metanolo, metilotrofia, Bacillus methanolicus, Methylobacterium extorquens, platform chemicals, methanol dehydrogenase