JP2014 - Ottimizzazione dei processi di degradazione della lignocellulosa sfruttando le potenzialità degli enzimi idrolitici della parete cellulare ipertermostabili

Data inizio
1 dicembre 2014
Durata (mesi) 
36
Dipartimenti
Biotecnologie
Responsabili (o referenti locali)
Dall'Osto Luca
Parole chiave
JOINT PROJECT, HYPERTHERMOPHILIC CELL WALL HYDROLASES, LIGNOCELLULOSIC WASTE, NICOTIANA TABACUM, CHLAMYDOMONAS REINHARDTII, RENEWABLE ENERGY

PREMESSA
I biocombustibili, ad oggi l’alternativa più accreditata ai combustibili fossili, rappresentano una forma rinnovabile di energia. Le biomasse vegetali sono la maggior fonte di carbonio ridotto al mondo e possono essere un substrato per la produzione di bioetanolo e biogas. Tali biomasse sono costituite da matrici di cellulosa ed emicellulose, e la loro conversione in zuccheri fermentescibili richiede trattamenti termici e/o chimici costosi, inquinanti e poco efficaci. Lo sviluppo di nuove tecnologie in grado di idrolizzare le matrici lignocellulosiche permetterebbe di rendere sostenibile il processo.
Alcuni gruppi di batteri sono in grado di degradare enzimaticamente substrati cellulosici, anche altamente lignificati; molti di questi batteri sono ipertermofili e crescono a temperature intorno a 80°-100°C. Gli enzimi idrolitici ipertermofili permetterebbero trattamenti delle biomasse a temperature elevate, tali da allentare la matrice lignocellulosica facilitandone l’idrolisi. I batteri ipertermofili, tuttavia, sono difficilmente coltivabili e producono basse quantità di enzimi cellulolitici. Nel laboratorio di Verona, abbiamo iniziato a clonare xilanasi, glucanasi e glicosidasi provenienti dall’ipertermofilo Thermotoga neapolitana, e a saggiarne l’attività esprimendoli in E. coli e nella pianta modello A. thaliana.

OBIETTIVI
Con questo progetto, ci proponiamo di incrementare la produzione di enzimi attraverso la sovraespressione degli stessi in pianta (N. tabacum) e nella microalga C. reinhardtii, strategie che mirano ad una riduzione dei costi e permettono un rapido scale-up della produzione.

PROCEDIMENTO
Procederemo con la trasformazione di piante e alghe con geni codificanti idrolasi ipertermofile isolate da T. neapolitana, S. solfataricus, P. furiosus e T. maritima. In tabacco, gli enzimi ricombinanti saranno indirizzati all’apoplasto, e lì accumulati senza rischio di auto-idrolisi; ad alte temperature, gli enzimi vengono attivati e le piante stesse diventano substrato per l’attività idrolitica. I risultati ottenuti contribuiranno allo sviluppo di tecnologie innovative volte a massimizzare lo sfruttamento delle colture agricole.

MAIN PARTNER
Zuccato Energia srl

Enti finanziatori:

Finanziamento: assegnato e gestito dal Dipartimento

Partecipanti al progetto

Luca Dall'Osto
Professore ordinario
Aree di ricerca coinvolte dal progetto
Biotecnologie vegetali
Agriculture related to crop production, soil biology and cultivation, applied plant biology
Environmental biotechnology, bioremediation, biodegradation
Molecular genetics, reverse genetics and RNAi

Attività

Strutture