Biosynthesis of amino acids from lignin-derived resources: a systems biology/biocatalysis approach
ProjectIl progetto MEAT-from-WOOD nasce con l’obiettivo di sviluppare una piattaforma biotecnologica sostenibile per la conversione di biomasse lignocellulosiche e sottoprodotti agricoli in amminoacidi ad alto valore aggiunto, nell’ambito della bioeconomia circolare. In particolare, il progetto mira a valorizzare composti aromatici derivati dalla lignina e dalla crusca di frumento, trasformandoli attraverso processi biocatalitici innovativi in intermedi metabolici e, infine, in alanina enantiopura.
Il progetto, sviluppato in collaborazione tra l’Università di Milano-Bicocca e l’Università dell’Insubria, integra competenze di biologia sintetica, ingegneria metabolica, enzimologia e biocatalisi. Attraverso l’utilizzo di ceppi ingegnerizzati di Escherichia coli e sistemi multi-enzimatici, è stata progettata e validata una nuova cascata biosintetica per convertire l’acido ferulico e la vanillina in piruvato, e successivamente in alanina. Particolare attenzione è stata dedicata all’ottimizzazione dei flussi metabolici mediante approcci di modellistica computazionale e tecnologie CRISPR/Cas9, con l’obiettivo di ridurre la formazione di sottoprodotti e migliorare l’efficienza complessiva del processo.
Principali risultati ottenuti: i) recupero efficiente di acido ferulico dalla crusca di frumento e di vanillina da lignina tecnica; ii) sviluppo di sistemi whole-cell e multi-enzimatici in grado di convertire questi substrati in piruvato con elevate rese; iv) costruzione di un ceppo di E. coli con integrazione genomica modulare di 12 geni eterologhi; produzione stereoselettiva di L- e D-alanina.
Il progetto ha dimostrato la fattibilità di una piattaforma biotecnologica per la valorizzazione sostenibile di scarti lignocellulosici. I risultati ottenuti aprono prospettive per future applicazioni industriali orientate alla produzione sostenibile di amminoacidi e altri composti bio-based, contribuendo agli obiettivi di transizione ecologica e sviluppo di processi a basso impatto ambientale.
Il progetto, sviluppato in collaborazione tra l’Università di Milano-Bicocca e l’Università dell’Insubria, integra competenze di biologia sintetica, ingegneria metabolica, enzimologia e biocatalisi. Attraverso l’utilizzo di ceppi ingegnerizzati di Escherichia coli e sistemi multi-enzimatici, è stata progettata e validata una nuova cascata biosintetica per convertire l’acido ferulico e la vanillina in piruvato, e successivamente in alanina. Particolare attenzione è stata dedicata all’ottimizzazione dei flussi metabolici mediante approcci di modellistica computazionale e tecnologie CRISPR/Cas9, con l’obiettivo di ridurre la formazione di sottoprodotti e migliorare l’efficienza complessiva del processo.
Principali risultati ottenuti: i) recupero efficiente di acido ferulico dalla crusca di frumento e di vanillina da lignina tecnica; ii) sviluppo di sistemi whole-cell e multi-enzimatici in grado di convertire questi substrati in piruvato con elevate rese; iv) costruzione di un ceppo di E. coli con integrazione genomica modulare di 12 geni eterologhi; produzione stereoselettiva di L- e D-alanina.
Il progetto ha dimostrato la fattibilità di una piattaforma biotecnologica per la valorizzazione sostenibile di scarti lignocellulosici. I risultati ottenuti aprono prospettive per future applicazioni industriali orientate alla produzione sostenibile di amminoacidi e altri composti bio-based, contribuendo agli obiettivi di transizione ecologica e sviluppo di processi a basso impatto ambientale.