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I ricercatori sviluppano la via enzimatica artificiale per la sintetizzazione dei isoprenoids in Escherichia coli

I ricercatori dalla North Carolina State University hanno sviluppato una via enzimatica artificiale per la sintetizzazione dei isoprenoids, o i terpeni, in Escherichia coli. Questi più breve, via più efficiente, più redditizia e personalizzabile trasforma Escherichia coli in una fabbrica che può produrre i terpeni per uso in tutto dalle droghe di cancro ai combustibili biologici.

I terpeni sono una grande classe di molecole naturali che sono utili nelle industrie che variano dai prodotti farmaceutici e dai cosmetici all'alimento ed ai combustibili biologici. In natura, i terpeni sono trovati in impianti ed in microbi; per esempio, il lycopene - che dà a pomodori il loro colore - è un terpene.

Poiché non è pratico estrarre queste molecole direttamente dalle loro sorgenti naturali, gli scienziati possono usare la biosintesi per produrrle. Tuttavia, biosynthesizing i terpeni ha provato tradizionalmente sfidare.

“I terpeni sono difficili da biosynthesize perché i metodi della natura per la fabbricazione delle particelle elementari di queste molecole sono lunghi, complicato e comprendere gli enzimi che sono difficili da costruire,„ dice Gavin Williams, professore associato di chimica allo stato di NC ed all'autore principale di un documento che descrive il lavoro. “Queste difficoltà a loro volta lo rendono duro costruire i microbi per fabbricare queste molecole nei grandi numeri.„

Williams lavora con Escherichia coli, inserente le vie enzimatiche nei batteri che li trasformano nelle fabbriche molecolari minuscole di produzione. Con l'ex studente Sean Lund di Ph.D. ed il dottorando corrente Rachael Corridoio, Williams ha progettato una via artificiale per la sintesi del terpene che utilizza soltanto due enzimi, piuttosto che i sei o i sette che si presentano nelle vie naturali.

“La natura utilizza circa due itinerari per la sintesi del terpene e ciascuna consiste di sei o sette enzimi,„ Williams dice. “Abbiamo creato un terzo itinerario - un collegamento - con due enzimi che si presentano in natura, ma che non sono compresi normalmente in questa via.„

Uno degli enzimi chiave Williams e del suo gruppo usato - una fosfatasi acida (fon) - elimina normalmente i fosfati. Ma nella via artificiale, questo enzima esegue abile la reazione inversa. “Il fon è particolarmente utile qui, dovuto la sua natura promiscua,„ Williams dice. “La promiscuità in enzimi significa che possono effettuare la stessa trasformazione su molte molecole differenti.„

Il gruppo ha costruito Escherichia coli per produrre varie varietà di terpene con la via semplificata, compreso lycopene. Hanno trovato che la nuova via era ugualmente produttiva quanto più lungamente, più vie dell'difficile--ingegnere corrente in uso.

“Questi via e sforzo semplici e prototipi è altrettanto efficaci come quelli che sono stati costruiti estesamente nella fabbricazione delle molecole di interesse,„ Williams dice. “E perché la via è promiscua, è personalizzabile.„

I punti seguenti per i ricercatori includono facendo uso della via per preparare i terpeni che sono nuovi alla natura per uso in composti che sono troppo costosi fabbricare con i metodi correnti.