I microbiologi dell'Università di Groningen e i loro colleghi lituani hanno scoperto una nuova glicocina, un piccolo peptide antimicrobico con un gruppo zuccherino attaccato, che è prodotto da un batterio termofilo ed è stabile a temperature relativamente elevate. Sono anche riusciti a trasferire i geni necessari per produrre questa glicocina a un batterio di E. coli. Questo rende più facile produrre e studiare questo composto, potenzialmente utilizzabili nella produzione di biocarburanti. Questi risultati sono stati pubblicati in Comunicazioni sulla natura il 7 marzo.

L'aumento della resistenza agli antibiotici ha stimolato la ricerca di nuovi antimicrobici. Le batteriocine, tossine peptidiche prodotte dai batteri per inibire la crescita di ceppi batterici simili o correlati, sono una possibile alternativa agli antibiotici più tradizionali. Le batteriocine sarebbero utili anche per proteggere le fermentazioni ad alta temperatura mediate da batteri termofili. Ma ciò richiederebbe l'uso di batteriocine che sono stabili a temperature più elevate.

Mistero

"Ecco perché eravamo interessati a scoprire che il batterio termofilo Aeribacillus palladius, isolato dal terreno sopra un pozzo petrolifero in Lituania, sembrava produrre un peptide antibatterico, ", afferma Oscar Kuipers, professore di biologia molecolare dell'Università di Groninga. Finora, la purificazione e l'identificazione del composto non hanno avuto successo. Perciò, dottorato di ricerca lo studente Arnoldas Kaunietis dell'Università di Vilnius ha trascorso quasi due anni nel laboratorio di Kuipers per risolvere il mistero. È il primo autore del nuovo documento.

Analizzando le informazioni genomiche dei batteri lituani utilizzando il software BAGEL4 sviluppato da Anne de Jong e Auke van Heel nel gruppo di Kuipers, i ricercatori hanno scoperto i geni responsabili della produzione della batteriocina, e il prodotto genetico finale è stato chiamato pallidocina. Il software BAGEL4 ricerca cluster di geni con la potenziale capacità di produrre nuovi antimicrobici.

Zucchero

L'antimicrobico si è rivelato essere una glicocina appartenente a una classe di peptidi modificati post-traduzionali. Ciò significa che dopo la sua produzione, uno o più gruppi funzionali vengono aggiunti al peptide. Nel caso delle glicocine, questo gruppo funzionale è uno zucchero. "Finora erano note solo altre cinque glicocine, "dice Kuipers.

Al fine di facilitare ulteriori ricerche e ingegnerizzazione di questo peptide, i geni responsabili della produzione della pallidocina sono stati trasferiti ai batteri E. coli BL21 (DE3). "L'espressione dei geni ha funzionato bene, che è una vera svolta, poiché è difficile esprimere un intero gruppo di geni antimicrobici da un ceppo batterico gram-positivo direttamente in un batterio gram-negativo e ottenere la secrezione del prodotto".

Biocarburante

Dopo aver isolato la pallidocina, gli scienziati sono stati in grado di confermare che è altamente termostabile e mostra un'attività estremamente forte contro specifici batteri termofili. Per di più, utilizzando la sequenza dei geni di biosintesi della pallidocina in BAGEL4, due peptidi simili sono stati scoperti in due diversi ceppi di batteri Bacillus. Questi peptidi, denominate Hyp1 e Hyp2, sono stati espressi con successo anche nel ceppo di E. coli. "Questo dimostra che il sistema di espressione funziona bene per varie glicocine; è in grado di produrle in vivo, "dice Kuipers.

La pallidocina potrebbe essere utile nelle fermentazioni ad alta temperatura, che vengono utilizzati per produrre biocarburanti o elementi costitutivi chimici. La temperatura più elevata facilita il recupero di prodotti volatili come l'etanolo ma riduce anche il rischio di contaminazione con batteri comuni. Però, possibile contaminazione con batteri termofili. "Sia la pallidocina che Hyp1 sembrano essere attivi contro i batteri termofili e alcune specie di Bacillus, " dice Kuipers. E ci potrebbero essere più applicazioni:"La contaminazione da termofili è un problema anche nell'industria alimentare".