Proyecto H2020 Rafts4Biotech:Balsas lipídicas bacterianas sintéticas para optimizar bioprocesos industriales

La manejabilidad genética de las células bacterianas permite generar plataformas de chasis microbianos sintéticos (SMCP) que expresan complejos circuitos genéticos con notables aplicaciones biotecnológicas. A pesar de su versatilidad genética, la correcta funcionalidad de las SMCP se enfrenta actualmente a importantes limitaciones extragenómicas debido a interacciones proteína-proteína deficientes, una estequiometría proteica desfavorable y la generación de intermediarios tóxicos que interfieren con el metabolismo y, en última instancia, comprometen los procesos de producción industrial. Superar estas limitaciones es uno de los retos más importantes de la biología sintética para la implementación de biosistemas artificiales. El proyecto Rafts4Biotech busca resolver este obstáculo. El componente de innovación del proyecto Rafts4Biotech se basa en nuestro reciente descubrimiento: que las bacterias son capaces de organizar compartimentos específicos de la membrana subcelular, similares a las denominadas balsas lipídicas de las células eucariotas, para mejorar la eficiencia de procesos celulares específicos y protegerlas de reacciones cruzadas fuera de las balsas lipídicas bacterianas. Basándose en este descubrimiento, es posible diseñar células bacterianas para confinar reacciones biotecnológicamente relevantes en balsas lipídicas, optimizando así su estequiometría y protegiéndolas de interferencias metabólicas indeseables. El proyecto Rafts4Biotech implementará esta novedosa tecnología y producirá una nueva generación de SMCP fiables y robustas, en las que los procesos de producción industrial se confinan en balsas lipídicas bacterianas. Gracias a esta nueva tecnología, las SMCP superarán sus limitaciones clásicas fuera del genoma y se optimizarán para la producción industrial. Además, estos nuevos biosistemas artificiales pueden seleccionar a favor y en contra de una gran variedad de interacciones biológicas y producir un chasis microbiano extremadamente adaptable para la producción de un amplio y diverso grupo de productos de valor añadido. Además, limitar las interacciones con el metabolismo celular aumentará la robustez de las fábricas celulares, ya que protegerá a las células de reacciones indeseables y, por consiguiente, de la acumulación de intermediarios tóxicos. Es importante destacar que el concepto científico que desarrollaremos en la propuesta Rafts4Biotech puede aplicarse a una enorme diversidad de procariotas que se utilizan, convencional o no convencionalmente, como chasis microbiano en entornos industriales. Esto se debe a que se ha detectado la existencia de balsas lipídicas bacterianas en casi todas las especies bacterianas. Basándose en la versatilidad de esta nueva tecnología, el proyecto Raft4Biotech utilizará dos sistemas microbianos de relevancia biotecnológica: la bacteria grampositiva Bacillus subtilis y la bacteria gramnegativa Escherichia coli, para diseñar balsas lipídicas bacterianas sintéticas con el fin de optimizar el rendimiento de tres procesos bioquímicos complejos de creciente interés biotecnológico. Estos se utilizarán como casos de estudio para la realización de esta propuesta y se detallan a continuación: 1) Producción de nuevos antibióticos para combatir infecciones resistentes (caso de estudio farmacéutico o Pharma-SC) 2) Implementación de vías bioquímicas de valor comercial (caso de estudio de cosméticos o Cosmetics-SC) 3) Mejora del chasis microbiano para resistir procesos industriales agresivos (caso de estudio de alimentos o Feed-SC)