Un gruppo di ricerca guidato dal distinto professor Sang-Yup Lee ha riportato la produzione di un ceppo microbico in grado di produrre massicciamente acido succinico con la più alta efficienza di produzione fino ad oggi. Questa strategia di integrazione dell'ingegneria metabolica dei sistemi con l'ingegneria enzimatica sarà utile per la produzione di prodotti chimici a base biologica competitivi a livello industriale. La loro strategia è stata descritta in Comunicazioni sulla natura il 23 aprile.

La produzione biologica di prodotti chimici industriali da biomasse rinnovabili non alimentari è diventata sempre più importante come sostituto sostenibile dei processi di produzione convenzionali a base di petrolio che si basano su risorse fossili. Qui, sistemi di ingegneria metabolica, che è il componente chiave per la tecnologia della bioraffineria, viene utilizzato per progettare efficacemente le complesse vie metaboliche dei microrganismi per consentire la produzione efficiente di prodotti chimici industriali.

Acido succinico, un acido dicarbossilico a quattro atomi di carbonio, è una delle sostanze chimiche di piattaforma più promettenti che funge da precursore per sostanze chimiche importanti a livello industriale. Tra i microrganismi che producono acido succinico, Mannheimia succiniciproducens ha dimostrato di essere uno dei migliori ceppi per la produzione di acido succinico.

Il team di ricerca ha sviluppato una tecnologia di produzione di acido succinico a base biologica utilizzando il ceppo M. succiniciproducens isolato dal rumine di mucche coreane da oltre 20 anni ed è riuscito a sviluppare un ceppo in grado di produrre acido succinico con la massima efficienza di produzione.

Hanno realizzato sistemi di ingegneria metabolica per ottimizzare il percorso di produzione dell'acido succinico del ceppo M. succiniciproducens determinando la struttura cristallina di enzimi chiave importanti per la produzione di acido succinico ed eseguendo l'ingegneria proteica per sviluppare enzimi con migliori prestazioni catalitiche.

Di conseguenza, 134 g per litro di acido succinico sono stati prodotti dalla fermentazione di un ceppo ingegnerizzato utilizzando glucosio, glicerolo, e anidride carbonica. Sono stati in grado di raggiungere 21 g per litro all'ora di produzione di acido succinico, che è uno dei fattori chiave che determinano la fattibilità economica dell'intero processo produttivo. Questa è la migliore efficienza di produzione di acido succinico al mondo riportata fino ad oggi. I metodi di produzione precedenti erano in media di 1~3 g per litro all'ora.

L'illustre professore Sang Yup Lee ha spiegato che il lavoro del suo team contribuirà in modo significativo a trasformare l'attuale industria petrolchimica in un'industria ecologica a base biologica.

"La nostra ricerca sulla produzione biologica altamente efficiente di acido succinico da risorse non alimentari rinnovabili e anidride carbonica ha fornito una base per ridurre la nostra forte dipendenza dalle risorse fossili, che è la causa principale della crisi ambientale, " ha detto il professor Lee.