Inginerie metabolică la bacterii

INTRODUCERE

Conceptul de “inginerie metabolica” este format din doua cuvinte diferite : metabolism si inginerie. Metabolizarea este intregul set de enzime care catalizeaza transformarea moleculelor organice din celula unui organism, iar ingineria reprezinta manipularea prin care organismele devin mai fructoase. In general ingineria metabolica se refera la modificarea cailor metabolice din organism pentru a înţelege si utiliza mai bine căile celulare pentru transformare chimică, energie transducţie şi ansamblu molecular.

Scopul ingineriei metabolice este analiza sistematică a căilor metabolice şi alte cai cu tehnici moleculare biologice pentru a îmbunătăţi proprietăţile celulare ale produsului de proiectarea si implementarea de modificari genetice raţionale.

Este aplicabila pentru imbunatatirea directa a propietatilor celulare prin modificarea reactiilor biochimice specifice, sau, introducerea genelor noi prin folosirea tehnicilor variate, cum ar fi, tehnologia AND-lui recombinant.

In zilele noastre, exista un interes sporit in productia eficienta si rentabila a substantelor chimice produse in vrac din biomasa plantelor regenerabile. Exista o lunga traditie a fermentatiilor microbiene in hrana si hrana pentru animale, de exemplu pentru productia de acizi organici, alcooli, aminoacizi si vitamine, dar multe produse microbiene se pot gasi si in alte segmente cum ar fi antibioticele, alcaloizi de ergot.

Tulpina de dezvoltare este centru de importanta pentru optimizarea proceselor de productie biotehnologica. Biologia sintetica a contribuit de asemenea si va contribui in continuare la ingineria metabolica, in special la generatiile viitoare de biocombustibil.

Ingineria metabolica este aplicatia principiilor de inginerie a design-lui si analizei pentru descoperirea scopului caii metabolice. Metabolismul este procesul central, comun tuturor organismelor, prin care celulele gestioneaza energia libera furnizata de organism sau alte surse, pentru a construi materiale celulare si a satisface cerintele energetice.

Unul dintre principalele scopuri ale ingineriei metabolice este de a dezvolta productivitatea prin modificari ale genelor. Microorganismele sunt sursa multor medicamente, imunosupresoare, antivirale, antiparazitare, agenţi şi enzime.

Interesul in ingineria metabolica este stimulata de dezvoltarea tulpinelor prin cresterea productiei de metabolici folositori.

Descoperirile recente s-au concentrat asupra folosirii proceselor de derivati biologici care urmaresc sa atinga scopuri legate de “descoperiri sustenabile” si “chimie verde”. Extinderea ingineriei metabolice la producţia de compuşi derivati din ţesuturile plantelor şi pentru a oferi o mai bună înţelegere de determinari genetice ale tulburărilor metabolice umane lărgeşte interesul pentru acest câmp dincolo de industria de fermentare şi de bun augur pentru importanţa sa viitoare.

Metode curente pentru creşterea productivităţii de microorganisme industriale conduc de la mutageneza aleatorie clasica efectuata în strânsă asociere cu optimizarea de scară largă industriala de fermentaţie la utilizarea metodei mai raţională. Una dintre acestea este ingineria metabolica în cazul în care, pentru a maximiza produsul randamentelor, fluxurile metabolice primare sunt redirecţionate de introducerea modificărilor genetice prin tehnologia ADN-ului recombinant, într-un mod care sprijină productivitatea ridicata a metabolitului secundar.

Reteaua metabolică a celulelor, care a evoluat în natură nu este optimizată pentru aplicarea în practică. În astfel de cazuri, perfomanta căilor metabolice sau bioprocesele pot fi modificate prin manipularea genetica a celulei astfel încât metabolitul este supraprodus.(Fig. 1)