1. Metabolismo primario:i batteri utilizzano vie metaboliche primarie per la loro crescita e produzione di energia. Questi percorsi coinvolgono la sintesi di componenti cellulari essenziali, come aminoacidi, nucleotidi e lipidi. Durante il metabolismo primario, i batteri possono produrre metaboliti secondari come sottoprodotti o intermedi.
2. Metabolismo secondario:il metabolismo secondario si riferisce alla produzione di metaboliti specializzati che non sono direttamente coinvolti nella crescita primaria o nella riproduzione dei batteri. Questi metaboliti secondari svolgono spesso importanti ruoli ecologici, come la difesa contro predatori o concorrenti, la comunicazione e la segnalazione. Il metabolismo secondario è tipicamente regolato da geni ed enzimi specifici distinti da quelli coinvolti nel metabolismo primario.
3. Polichetide sintasi (PKS) e peptidi sintetasi non ribosomiali (NRPS):PKS e NRPS sono grandi complessi enzimatici coinvolti nella biosintesi di molti prodotti naturali batterici. PKS utilizza acetil-CoA e altri precursori per assemblare complesse dorsali di polichetidi, mentre NRPS utilizza amminoacidi per costruire catene peptidiche. Questi sistemi enzimatici possono incorporare varie modifiche e ciclizzazioni per generare una vasta gamma di prodotti naturali.
4. Terpeni sintasi:i terpeni sintasi sono enzimi responsabili della sintesi dei terpeni, un'ampia classe di prodotti naturali derivati da precursori isoprenoidi. I terpeni si trovano comunemente negli oli essenziali e nelle resine delle piante, ma possono anche essere prodotti da batteri. Le sintesi dei terpeni catalizzano la ciclizzazione e il riarrangiamento dei substrati isoprenoidi per formare varie strutture terpeniche.
5. Vie biosintetiche ibride:molti prodotti naturali batterici vengono prodotti attraverso vie biosintetiche ibride che coinvolgono più sistemi enzimatici. Ad esempio, alcuni prodotti naturali possono combinare componenti polichetidici e peptidici, richiedendo sia PKS che NRPS per la loro biosintesi. Questi percorsi ibridi spesso portano alla produzione di prodotti naturali complessi e strutturalmente diversi.
6. Regolazione ed espressione:la biosintesi dei prodotti naturali batterici è strettamente regolata da vari meccanismi, tra cui il controllo dell'espressione genica, la canalizzazione metabolica e l'inibizione del feedback. Anche fattori ambientali, come la disponibilità di nutrienti, condizioni di stress e interazioni con altri organismi, possono influenzare la produzione di prodotti naturali.
Utilizzando questi meccanismi biosintetici e strategie regolatorie, i batteri possono sintetizzare una vasta gamma di prodotti naturali con diverse strutture e attività biologiche. Questi prodotti naturali svolgono un ruolo cruciale nella sopravvivenza, nell’adattamento e nelle interazioni ecologiche dei batteri. Sono anche di grande interesse per ricercatori e industrie a causa delle loro potenziali applicazioni in medicina, agricoltura, biotecnologia e altri campi.
