14/10/2013 - Una investigación demuestra que plantas de tabaco modificadas genéticamente son viables como materia prima para producir biocombustibles

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Ruth Sanz Barrio, ingeniera agrónoma por la UPNA e investigadora en el Instituto de Agrobiotecnología (centro mixto del CSIC, Universidad Pública de Navarra y Gobierno de Navarra), ha demostrado por primera vez en su tesis doctoral la viabilidad de utilizar determinadas proteínas del tabaco (llamadastiorredoxinas) como herramientas biotecnológicas en plantas.

En concreto, ha logrado incrementar en un 700% la cantidad de almidón producido en las hojas de tabaco y en un 500% los azúcares fermentables. “Creemos que estas plantas modificadas genéticamente —explica— serían una buena alternativa a los cultivos de uso alimentario para producir biocombustibles y se daría una salida a las zonas tabacaleras de nuestro país, que ven peligrar su futuro con la desaparición de las ayudas europeas a este cultivo”.

Las tiorredoxinas (Trxs) son pequeñas proteínas presentes en la mayor parte de los seres vivos. En el desarrollo de su investigación, Ruth Sanz ha demostrado la capacidad de las tiorredoxinas f y m del tabaco como herramientas biotecnológicas no solo para aumentar el contenido de almidón en la planta, sino también para aumentar la producción de proteínas como la albúmina humana. “Desde hace tiempo se sabía que las Trxs tenían una función reguladora en los seres vivos, pero en la tesis hemos demostrado que además pueden actuar ayudando a otras proteínas para que se plieguen y estructuren de manera que sean funcionales”.

La albúmina humana es la proteína intravenosa más utilizada en el mundo con fines terapéuticos. Sirve para estabilizar el volumen sanguíneo y evitar el riesgo de infarto y su aplicación en quirófanos es prácticamente diaria. Se emplea también en quemaduras, operaciones de cirugía, hemorragias o cuando el paciente presenta desnutrición o deshidratación, infecciones crónicas y enfermedades renales o hepáticas.

Aunque la albúmina comercial se extrae de la sangre, la falta de un volumen de reserva suficiente ha llevado a muchos investigadores a buscar nuevas fórmulas para obtener esta proteína a gran escala, de forma económica y segura. “Nosotros hemos conseguido un procedimiento más fácil y barato para producirla en la planta de tabaco y extraerla. Mediante la fusión de los genes que codifican las Trxs f o m, aumentamos la cantidad de proteína recombinante (en nuestro caso, la albúmina). Conseguimos también mejorar la solubilidad y el plegamiento de la albúmina, lo cual favorece su extracción de la planta y abarata los costes derivados de dicho proceso”.

Tabaco para producir bioetanol

En el desarrollo de la investigación se ha mostrado por primera vez in vivo que la tiorredoxina f es más eficiente que la Trx m en la regulación del metabolismo de carbohidratos, ya que “provoca un notable incremento en la cantidad de almidón en hoja, que puede alcanzar hasta un 700% respecto a la cantidad obtenida en la planta control no modificada”. Esto, explica Ruth Sanz, ha sido también novedoso, ya que “hasta ahora se pensaba que ambas Trxs actuaban de la misma forma, pero hemos demostrado que no es así”.

Una vez comprobada la función reguladora de la Trx f en la síntesis de almidón, la investigadora se centró en su posible aplicación en cultivos energéticos, utilizados para producir bioetanol: “Vimos que las hojas de las plantas de tabaco modificadas genéticamente liberaban un 500% más de azúcares fermentables. Con estos azúcares, que posteriormente serían convertidos en bioetanol, se podrían obtener hasta 40 litros de bioetanol por tonelada de hojas frescas —según el cálculo teórico proporcionado por el Centro Nacional de Energías Renovables, donde se realizó el ensayo enzimático—, lo que supondría un incremento del rendimiento de bioetanol de hasta 10 veces con respecto a la planta de tabaco control sin transformar”.

El tabaco mejorado genéticamente podría ser una fuente alternativa de biomasa en zonas como Extremadura y Andalucía, tradicionalmente productoras de tabaco. Los cálculos estimados de producción de almidón de estas variedades mejoradas serían equivalentes a los de cultivos como cebada o trigo. “Dado que los cereales se utilizan actualmente como materia prima para la producción de bioetanol, el tabaco mejorado genéticamente podría ser una fuente alternativa de biomasa y obtención de energías limpias”.

La tesis “Caracterización y aplicaciones biotecnológicas de las tiorredoxinas plastidiales f y m de tabaco” ha sido dirigida por la profesora Inmaculada Farran Blanch, del departamento de Producción Agraria de la Universidad Pública de Navarra, y ha obtenido la máxima calificación: Sobresaliente cum laude.

Ruth Sanz, natural de Logroño, cursó Ingeniería Técnica Agrícola en la Universidad de la Rioja. Completó los estudios de Ingeniería Agronómica en la Universidad Pública de Navarra en 2004, donde fue becaria de colaboración en el departamento de Producción Agraria e inició el doctorado bajo la dirección del catedrático Ángel Mingo y de la doctora Inmaculada Farran.

Durante su formación como investigadora ha disfrutado de diversas becas y contratos para desarrollar su trabajo en el laboratorio de Agrobiotecnología Vegetal del Instituto de Agrobiotecnología (UPNA, CSIC, Gobierno de Navarra). Además, realizó una estancia en el Centro de Investigaciones Científicas Isla de la Cartuja (Universidad de Sevilla – CSIC). En 2010, en un congreso internacional celebrado en Dublín, recibió el premio a la mejor presentación tipo póster de estudiantes por un trabajo sobre la obtención de albúmina en plantas de tabaco. Junto a los profesores Mingo y Farran, es autora de dos patentes y coautora de diversos artículos científicos. Asimismo, ha presentado comunicaciones y ponencias en diferentes congresos nacionales e internacionales.

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