Proxecto H2020 Rafts4Biotech: Balsas lipídicas bacterianas sintéticas para optimizar bioprocesos industriais
- Tipo Proxecto
- Estado Cheo
- Execución 2017 -2021
- Orzamento asignado 6.733.580,00 €
- Ámbito Europeo
- Fonte principal de financiamento Horizonte 2020
- Páxina web do proxecto Rafts4Biotech
Rafts4Biotech é un proxecto de investigación de 48 meses que será desenvolvido por un consorcio ben equilibrado de tres organizacións de investigación, catro universidades e cinco pemes.
A metodoloxía necesaria para desenvolver a proposta Rafts4Biotech baséase nunha abordaxe integrada de bioloxía de sistemas combinada con varias disciplinas diferentes, como a modelización matemática, a enzimoloxía e as abordaxes de bioloxía sintética. Este aspecto disciplinar multifacético do consorcio Rafts4Biotech é consecuencia da nosa convicción de desenvolver balsas lipídicas bacterianas sintéticas como unha tecnoloxía innovadora con amplas aplicacións industriais.
Os paquetes de traballo (WP) descritos a continuación nesta proposta teñen como obxectivo demostrar a versatilidade da nosa tecnoloxía abordando tres importantes dilemas biotecnolóxicos causados polas actuais limitacións metabólicas que sofren os chasis microbianos convencionais:
- Deseño de fábricas celulares para producir novos antibióticos lipofílicos que son difíciles de producir en condicións de laboratorio (Pharma-SC).
- Implementar fábricas celulares existentes para producir aditivos cosméticos que actualmente mostran baixos rendementos de produción e altos custos de produción (Cosméticos-SC) e
- Desenvolver fábricas celulares máis robustas e resistentes para eliminar contaminantes industriais de fontes de alimentos e bebidas (Feed-SC).
A tratabilidade xenética das células bacterianas permite a xeración de plataformas de chasis microbiano sintético (SMCPs) con importantes aplicacións biotecnolóxicas. Non obstante, a súa funcionalidade afronta actualmente importantes limitacións extraxenómicas debido a interaccións proteína-proteína deficientes, estequiometría proteica desfavorable ou a xeración de intermediarios tóxicos que finalmente comprometen os procesos de produción industrial.
Para abordar este problema, o proxecto Rafts4Biotech aproveitará o noso recente descubrimento: as bacterias son capaces de organizar compartimentos da membrana subcelular de xeito similar ás balsas lipídicas das células eucariotas, para mellorar/protexer procesos celulares específicos. O proxecto Rafts4Biotech deseñará células bacterianas para confinar reaccións biotecnoloxicamente relevantes dentro de balsas lipídicas bacterianas, optimizando a súa estequiometría e protexendo as células de interferencias metabólicas indesexables.
Polo tanto, o proxecto Rafts4Biotech producirá SMCPs de nova xeración fiables e robustas, nas que os procesos de produción industrial estean confinados dentro de balsas lipídicas bacterianas, liberadas das súas restricións extraxenómicas clásicas e optimizadas para a produción industrial. Ademais, este concepto pódese aplicar a moitos procariotas, xa que as balsas lipídicas están presentes en moitas especies bacterianas.
Aproveitando esta versatilidade, o proxecto Rafts4Biotech utilizará dous biosistemas biotecnoloxicamente relevantes, Bacillus subtilis e Escherichia coli, para deseñar balsas lipídicas bacterianas sintéticas para optimizar o rendemento de tres procesos bioquímicos complexos nas industrias farmacéutica, cosmética e de alimentación animal.
Para conseguilo, o consorcio Rafts4Biotech combina diversa experiencia en bioloxía sintética, bioloxía de sistemas e modelización matemática, e inclúe varias pemes que traballarán activamente neste proxecto e traducirán esta tecnoloxía en aplicacións comerciais. A tecnoloxía desenvolvida por Rafts4Biotech optimizará os procesos industriais multietapa e impulsará a investigación europea.
Impacto social: O proxecto R4B desenvolverá produtos de alto valor que contribuirán a crear unha percepción pública positiva da bioloxía sintética e de sistemas. Ademais, Rafts4Biotech non ten previsto liberar ningún constructo ao ámbito aberto, polo que agardamos unha acollida positiva para este proxecto entre todas as partes interesadas e os actores da biotecnoloxía industrial, contribuíndo así a mellorar a opinión pública sobre a biotecnoloxía e a bioloxía sintética.
Obxectivo xeral: R4B desenvolverá unha nova xeración versátil de chasis microbianos para confinar reaccións industrialmente relevantes en compartimentos de membrana subcelular recentemente descubertos chamados balsas lipídicas bacterianas. Isto permitirá a regulación precisa dos procesos industriais, o seu rendemento óptimo e o seu illamento do metabolismo celular para evitar a reactividade tóxica.
A tratabilidade xenética das células bacterianas permite a xeración de plataformas de chasis microbiano sintético (SMCPs) con importantes aplicacións biotecnolóxicas. Non obstante, a súa funcionalidade afronta actualmente importantes limitacións extraxenómicas debido a interaccións proteína-proteína deficientes, estequiometría proteica desfavorable ou a xeración de intermediarios tóxicos que finalmente comprometen os procesos de produción industrial.
Para abordar este problema, o proxecto Rafts4Biotech aproveitará o noso recente descubrimento: as bacterias son capaces de organizar compartimentos da membrana subcelular de xeito similar ás balsas lipídicas das células eucariotas, para mellorar/protexer procesos celulares específicos. O proxecto Rafts4Biotech deseñará células bacterianas para confinar reaccións biotecnoloxicamente relevantes dentro de balsas lipídicas bacterianas, optimizando a súa estequiometría e protexendo as células de interferencias metabólicas indesexables.
Polo tanto, o proxecto Rafts4Biotech producirá SMCPs de nova xeración fiables e robustas, nas que os procesos de produción industrial estean confinados dentro de balsas lipídicas bacterianas, liberadas das súas restricións extraxenómicas clásicas e optimizadas para a produción industrial. Ademais, este concepto pódese aplicar a numerosos procariotas, xa que as balsas lipídicas se atopan en numerosas especies bacterianas.
Baseándose nesta versatilidade, o proxecto Raft4Biotech empregará dous biosistemas relevantes desde o punto de vista biotecnolóxico, Bacillus subtilis e Escherichia coli, para deseñar balsas lipídicas bacterianas sintéticas e optimizar o rendemento de tres procesos bioquímicos complexos nos sectores farmacéutico, cosmético e da alimentación animal.
Para conseguilo, o consorcio Rafts4Biotech combina diversa experiencia en bioloxía sintética, bioloxía de sistemas e modelización matemática, e inclúe varias pemes que traballarán activamente neste proxecto e traducirán esta tecnoloxía en aplicacións comerciais. A tecnoloxía desenvolvida por Rafts4Biotech optimizará os procesos industriais multietapa e impulsará a investigación europea.
A tratabilidade xenética das células bacterianas permite a xeración de plataformas de chasis microbiano sintético (SMCP) que expresan circuítos xenéticos complexos con importantes aplicacións biotecnolóxicas. Malia a súa versatilidade xenética, a axeitada funcionalidade das SMCP enfróntase actualmente a importantes limitacións extraxenómicas debido a interaccións proteína-proteína deficientes, estequiometría proteica desfavorable e xeración de intermediarios tóxicos que interfiren co metabolismo e, en última instancia, comprometen os procesos de produción industrial. Superar estas limitacións é un dos desafíos máis importantes da bioloxía sintética para a implementación de biosistemas artificiais. O proxecto Rafts4Biotech busca superar este obstáculo.
O compoñente de innovación do proxecto Rafts4Biotech baséase no noso recente descubrimento de que as bacterias son capaces de organizar compartimentos específicos na membrana subcelular, semellantes ás chamadas balsas lipídicas das células eucariotas, para mellorar a eficiencia de procesos celulares específicos e protexelos de reaccións cruzadas fóra das balsas lipídicas bacterianas. Baseándose neste descubrimento, é posible deseñar células bacterianas para confinar reaccións biotecnoloxicamente relevantes en balsas lipídicas, optimizando así a súa estequiometría e protexéndoas de interferencias metabólicas indesexables.
O proxecto Rafts4Biotech implementará esta nova tecnoloxía e producirá unha nova xeración de SMCP fiables e robustas, nas que os procesos de produción industrial están confinados dentro de balsas lipídicas bacterianas. Grazas a esta nova tecnoloxía, as SMCP superarán as súas limitacións clásicas fóra do xenoma e estarán optimizadas para a produción industrial. Ademais, estes novos biosistemas artificiais poden seleccionar a favor e en contra dunha ampla variedade de interaccións biolóxicas e producir un chasis microbiano extremadamente adaptable para a produción dun grupo amplo e diverso de produtos de valor engadido. Ademais, limitar as interaccións co metabolismo celular aumentará a robustez das fábricas celulares, xa que protexerá as células de reaccións indesexables e, en consecuencia, da acumulación de intermediarios tóxicos.
É importante salientar que o concepto científico que desenvolveremos na proposta Rafts4Biotech pódese aplicar a unha gran variedade de procariotas que se empregan, de forma convencional ou non convencional, como chasis microbianos en entornos industriais. Isto débese a que se detectou a existencia de balsas lipídicas bacterianas en case todas as especies bacterianas. Baseándose na versatilidade desta nova tecnoloxía, o proxecto Raft4Biotech utilizará dous sistemas microbianos biotecnoloxicamente relevantes (a bacteria grampositiva Bacillus subtilis e a bacteria gramnegativa Escherichia coli) para deseñar balsas lipídicas bacterianas sintéticas para optimizar o rendemento de tres procesos bioquímicos complexos de crecente interese biotecnolóxico. Estes servirán como estudos de caso para a posta en marcha desta proposta e detállanse a continuación:
- Produción de novos antibióticos para combater infeccións resistentes (estudo de caso de Pharma-SC)
- Implementación de rutas bioquímicas comercialmente valiosas (estudo de caso de cosméticos ou Cosmetics-SC)
- Mellora de chasis microbianos para soportar procesos industriais agresivos (estudo de caso de alimentos ou Feed-SC)
- CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS (CSIC)
Proxectos relacionados
