Bacillus subtilis: il guardiano della carne

Ogni anno, un terzo della produzione alimentare mondiale pari a circa 1.300 milioni di tonnellate di cibo viene buttato via, in parte a causa del sistema di datazione. Il progetto presentato al concorso iGEM 2012 da un gruppo di ricercatori olandesi ha presentato un metodo alternativo per la valutazione della commestibilità della carne: un piccolo quadratino di plastica contenente spore di Bacillus subtilis ingegnerizzate per esprimere un pigmento visibile ad occhio nudo in caso di contatto con sostanze volatili rilasciate da carne avariata. Per prima cosa i ricercatori hanno analizzato i composti presenti nella carne andata a male tramite  la gascromatografia con spettrometria di massa (GC-MS) con tre solventi organici per coprire una vasta gamma di polarità (metanolo, diclorometano, ed esano). Carne andata a male, carne fresca e solvente puro sono state misurate e confrontate. Il team ha trovato diversi composti presenti esclusivamente nella carne andata a male, come il tridecanoico e l’acido benzenecarbossilico.
Successivamente, sono passati al packaging dell’involucro, composto da polimetilpentene (PMP), noto come TPX®. Questo soddisfa le caratteristiche di resistenza, leggerezza, maneggevolezza, durata nel tempo, resistenza ad alte temperature (fino a 125°C), atossicità ed economicità. L’involucro è composto da due parti, una contenente i nutrienti ed una le spore di B. subtilis ingegnerizzate. In questo stato quiescente le spore possono resistere per lunghissimi periodi. Al momento dell’utilizzo, il consumatore rompe il divisorio tra i due comparti permettendo alle spore di entrare a contatto con i nutrienti e quindi di uscire dallo stato di quiescenza. La grandezza dei pori nello strato interno permette un corretto scambio di ossigeno per la ottimale crescita batterica, l’entrata delle principali sostanze volatili, ma non la fuoriuscita dei batteri all’esterno. Il packaging inoltre garantisce semplicità di utilizzo. Le quantità precise di nutrienti sono state determinate mediante modellazione della crescita batterica utilizzando i tassi di consumo presenti in letteratura, accoppiati ad esperimenti in cui è stata valutata la superficie minima di TPX® necessaria per consentire la massima velocità di assorbimento dell’ossigeno, elemento necessario per la crescita batterica. I batteri presenti nell’involucro sono stati ingegnerizzati in modo da avere il gene amilGFP (BBa_K592010) codificante per un pigmento giallo visibile ad occhio nudo, sotto il controllo del promotore inducibile Sboa, normalmente presente in B. subtilis, che si attiva solo in presenza delle sostanze volatili accoppiate alla carne in decomposizione. In questo modo, adagiando l’involucro vicino alla carne di interesse, questo virerà verso il giallo solo in caso di presenza di carne avariata. Tra gli scopi futuri, quello di indurre la morte dei batteri impiegati per la rilevazione così da garantire una massima sicurezza per l’ambiente. Gli studi in corso attualmente stanno vagliando diverse ipotesi tra cui quella di inserire nel costrutto un gene killer attivabile in condizioni di stress oppure un gene codificante per un pigmento tossico per i batteri.

Fondazione iGEM
iGEM (International Genetically Engineered Machine) è una fondazione dedicata alla formazione e alla concorrenza, al progresso della biologia sintetica, e allo sviluppo di comunità aperte e di collaborazioni. Dal 2012 è un’organizzazione indipendente senza scopo di lucro con sede a Cambridge, Massachusetts, USA. La Fondazione iGEM promuove la ricerca scientifica e l’educazione attraverso l’organizzazione del Concorso iGEM, il più importante concorso per studenti sulla biologia sintetica. L’organizzazione promuove il progresso della scienza e l’educazione attraverso lo sviluppo di una comunità aperte di studenti e professionisti nelle scuole, laboratori, istituti di ricerca e nell’industria. La comunità iGEM ha una lunga storia nel coinvolgere gli studenti e il pubblico per lo sviluppo della ricerca nel campo della biologia sintetica.

http://2012.igem.org/Team:Groningen

di C. Lucchini

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