Produzione sintetica di antibiotici

Gli streptomiceti sono un genere di batteri in grado di crescere in diversi ambienti. La loro proprietà più particolare è la produzione di metaboliti secondari biologicamente attivi che possono servire da agenti antifungini, anticancro o antibiotici. L’espressione di queste molecole fornisce ai batteri streptomiceti un vantaggio competitivo, migliorandone in generale la sopravvivenza. Gli streptomiceti potrebbero quindi essere sfruttati nelle biotecnologie per le produzione di antibiotici o di altre molecole biologicamente importanti.

In questo contesto il progetto ZHOU_PFL_POLYKETIDES (“Genome mining in Streptomyces violaceusniger, a prolific antibiotic producer”), finanziato dall’UE, si è concentrato su una particolare famiglia di enzimi coinvolti nella biosintesi di antibiotici nella specie batterica Streptomyces violaceusniger DSM4137. Questi complessi multienzimici sono chiamati polichetide-sintasi, e catalizzano la produzione di composti polichetidi come eritromicina e dossiciclina.

In questo contesto gli scienziati hanno isolato, clonato e caratterizzato grandi cluster di geni biosintetici da Streptomyces violaceusniger DSM4137 per la produzione di diversi prodotti naturali. Per meglio comprendere l’associazione tra le vie biosintetiche, hanno cancellato determinati geni di questi cluster o alterato i geni regolatori, e hanno osservato gli esiti della sintesi. Tramite ingegneria genetica hanno anche ottenuto mutanti del cluster di polichetidi-sintasi per massimizzare l’espressione.

Queste attività hanno portato alla produzione del composto antifungino azalomicina, dell’agente anticancro nigericina e dell’antibiotico elaiofilina. È stato svolto un importante lavoro anche sull’enzimologia di queste reazioni e sul meccanismo molecolare alla base della biosintesi chimica di questi composti.

Nel loro insieme le attività dello studio supportano il trasferimento di enzimi biosintetici in organismi importanti dal punto di vista biotecnologico, al fine di produrre una specifica molecola bersaglio. Questo approccio supera un significativo collo di bottiglia nella biologia di sintesi dei prodotti naturali.