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La misteriosa evoluzione di Komagataella: perché è stata riclassificata come un nuovo genere?
Negli anni '60 fu scoperto per la prima volta un lievito metilotrofo chiamato Pichia pastoris. Mentre la ricerca continua, questo lievito ha ricevuto ampia attenzione per la sua capacità di utilizzare il metanolo come fonte di carbonio ed energia. Nel 1995 P. pastoris è stata riclassificata come unico rappresentante del genere Komagataella e ribattezzata Komagataella pastoris. Nel 2005, i ricercatori hanno scoperto che quasi tutti i ceppi utilizzati nell'industria e nei laboratori appartengono a una specie diversa, K. phaffii. Con ulteriori ricerche, questo genere comprende ora un totale di sette specie riconosciute.
Questi studi rivelano il potenziale della Komagataella per ampie applicazioni nella biotecnologia e nella ricerca biochimica.
L'habitat naturale di Komagataella
In natura, la Komagataella si trova principalmente sugli alberi, come i castagni. Questi lieviti sono eterotrofi e possono sopravvivere con una varietà di fonti di carbonio, come glucosio, glicerolo e metanolo, ma non possono utilizzare il lattosio.
Come si riproduce Komagataella
Komagataella può riprodursi asessualmente e sessualmente, solitamente attraverso gemmazioni e sporozoiti per produrre prole. Esistono due tipi di cellule: cellule aploidi e cellule diploidi. Nel ciclo di vita asessuata, le cellule aploidi si riproducono per mitosi, mentre nel ciclo di vita sessuale, le cellule diploidi subiscono sporulazione e meiosi.
Komagataella come organismo modello
Negli ultimi anni, Komagataella è stata considerata un eccellente organismo modello con molti vantaggi. Innanzitutto, la Komagataella può essere facilmente coltivata in laboratorio e ha un ciclo di vita relativamente breve e tempi di rigenerazione rapidi. Inoltre, alcuni terreni economici progettati appositamente consentono una crescita rapida e un'elevata densità cellulare. L'intero sequenziamento del genoma di questo ceppo è stato completato, offrendo agli scienziati la possibilità di uno studio approfondito.
Le annotazioni del genoma e dei geni di Komagataella possono essere sfogliate attraverso il sistema ORCAE, fornendo una base per l'identificazione di proteine omologhe e relazioni evolutive con altre specie di lievito.
Komagataella come piattaforma di sistema di espressione
I sistemi comuni di espressione del lievito spesso utilizzano Komagataella per produrre proteine eterologhe, principalmente a causa delle sue varie proprietà. Komagataella può crescere in terreni semplici ed economici, ha tassi di crescita estremamente elevati e può essere coltivata a densità cellulari ultra elevate. Ciò gli conferisce un vantaggio competitivo nella produzione industriale.
Applicazioni industriali di Komagataella
Nell'industria biotecnologica, in particolare nell'industria farmaceutica, la Komagataella viene utilizzata nella produzione di oltre 500 prodotti bioterapeutici, come l'interferone gamma (IFNγ). Sebbene i sistemi di espressione tradizionali abbiano avuto problemi con la glicosilazione, gli scienziati sono riusciti con successo a migliorare la funzionalità delle proteine terapeutiche ingegnerizzando geneticamente alcuni ceppi.
Sfide e opportunità future
Sebbene la Komagataella abbia mostrato un grande potenziale per l'uso nella biotecnologia, deve ancora affrontare alcune sfide. Ad esempio, la sintesi di alcune proteine può richiedere chaperon, ma Komagataella manca di chaperon adatti, il che limita la produzione di alcune proteine complesse. Pertanto, il miglioramento della tecnologia per l’introduzione di accompagnatori mammiferi rimane una direzione importante per la ricerca futura.
Il sistema di trasformazione di Komagataella presenta grandi vantaggi rispetto ad altri sistemi di espressione nella produzione di proteine, come la capacità di generare legami disolfuro e glicosilazione, cosa che non può essere ottenuta da E. coli.
In generale, la Komagataella non solo svolge un ruolo importante nella ricerca biologica e nelle applicazioni industriali, ma con le sue ulteriori ricerche e miglioramenti nell'editing genetico e nell'espressione proteica, potrebbe aprire una nuova pagina della rivoluzione della biotecnologia in futuro. Che ruolo pensi che avrà Komagataella nella futura esplorazione scientifica?
