Pesquisadores da North Carolina State University desenvolveram uma via enzimática artificial para sintetizar isoprenóides, ou terpenos, no E. coli . Este mais curto, mais eficiente, Transformações de caminho econômicas e personalizáveis E. coli em uma fábrica que pode produzir terpenos para uso em tudo, desde medicamentos contra o câncer até biocombustíveis.

Os terpenos são uma grande classe de moléculas que ocorrem naturalmente e são úteis em indústrias que vão desde produtos farmacêuticos e cosméticos até alimentos e biocombustíveis. Na natureza, os terpenos são encontrados em plantas e micróbios; por exemplo, o licopeno - que dá cor aos tomates - é um terpeno.

Uma vez que não é prático extrair essas moléculas diretamente de suas fontes naturais, os cientistas podem usar a biossíntese para produzi-los. Contudo, A biossintetização de terpenos é tradicionalmente desafiadora.

"Os terpenos são difíceis de biossintetizar porque os métodos da natureza para fazer os blocos de construção dessas moléculas são longos, complicado e envolve enzimas que são difíceis de projetar, "diz Gavin Williams, professor associado de química da NC State e autor principal de um artigo que descreve o trabalho. "Essas dificuldades, por sua vez, tornam difícil a engenharia de micróbios para fabricar essas moléculas em grandes quantidades."

Williams trabalha com E. coli , inserir vias enzimáticas nas bactérias que as transformam em minúsculas fábricas de produção molecular. Com ex-Ph.D. estudante Sean Lund, e a atual estudante de graduação Rachael Hall, Williams projetou um caminho artificial para a síntese de terpeno que utiliza apenas duas enzimas, em vez dos seis ou sete que ocorrem nas vias naturais.

"A natureza usa aproximadamente duas rotas para a síntese de terpeno, e cada um consiste em seis ou sete enzimas, "Williams diz." Nós criamos uma terceira rota - um atalho - com duas enzimas que ocorrem na natureza, mas isso normalmente não está envolvido neste caminho. "

Uma das principais enzimas que Williams e sua equipe usaram - uma fosfatase ácida (PhoN) - remove os fosfatos normalmente. Mas no caminho artificial, esta enzima habilmente realiza a reação reversa. "PhoN é particularmente útil aqui, devido à sua natureza promíscua, "Williams diz." Promiscuidade nas enzimas significa que elas podem realizar a mesma transformação em muitas moléculas diferentes. "

A equipe projetou E. coli para produzir várias variedades diferentes de terpeno com a via simplificada, incluindo licopeno. Eles descobriram que o novo caminho era tão produtivo quanto mais longo, caminhos mais difíceis de projetar atualmente em uso.

"Tão simples, A via prototípica e a cepa são tão eficazes quanto aquelas que foram extensivamente projetadas na fabricação das moléculas de interesse, "Williams diz." E porque o caminho é promíscuo, é personalizável. "

Os próximos passos para os pesquisadores incluem usar a via para fazer terpenos que são novos na natureza para uso em compostos que são muito caros para fabricar com os métodos atuais.

O trabalho aparece em Biologia Sintética ACS .