04/04/2012 - Un sensor genético aumenta la producción de biocombustibles

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Investigadores de la Universidad de California en Berkeley (Estados Unidos) acaban de publicar información sobre un sensor genético que permite a las bacterias ajustar su expresión génica en respuesta a diferentes niveles de intermediarios clave para la fabricación debiodiesel.

Resultado, los microbios producen tres veces más combustible. Este tipo de sistema de sensores reguladores podría hacer que los biocombustibles avanzados fueran más baratos, así como ayudar a que se conviertan en un reemplazo económicamente viable de los productos derivados del petróleo.

Uno de los problemas que ha limitado la cantidad de biocombustible que un microbio es capaz de generar es el desequilibrio de los diferentes ingredientes biológicos, o precursores, utilizados para fabricar el producto de combustible final. En un estudio publicado esta semana en Nature Biotechnology, Jay Keasling, profesor de ingeniería química y bioingeniería en la Universidad de Berkeley, describe junto a su equipo un sistema de sensor biológico que permite a las bacterias regular los genes en sus vías de producción de biocombustibles según la cantidad de ciertos precursores que haya en la célula.

Los investigadores mejoraron una cepa de E. coli modificada genéticamente, y de la que se había informado con anterioridad, que genera biodiesel a partir de dos bloques biológicos de construcción: los ácidos grasos y el etanol. Durante el ciclo de vida de dicha cepa, un precursor puede ser producido a un nivel superior al otro, lo que crea una situación ineficiente y a veces perjudicial.

"Las vías no estaban en equilibrio", asegura Keasling. "Las células estaban derrochando recursos produciendo un precursor a un nivel más alto que el otro". Es más, asegura, la producción de biocombustibles a veces consume demasiados ácidos grasos, que las bacterias necesitan en ciertas etapas de su ciclo de vida, haciendo que la cepa se vuelva inestable.

Keasling y sus colaboradores diseñaron un microbio utilizando un sensor de origen natural, el cual responde a la cantidad interna de ácidos grasos y moléculas relacionadas y ajusta la actividad de las vías en consecuencia. Cuando dentro de la célula hay cantidades limitadas de ácido graso, las moléculas reguladoras frenan tanto la vía de producción de etanol como la de conversión de ácidos grasos. De igual modo, cuando las bacterias contienen altos niveles de ácidos grasos, dejan de frenarse las vías.

El sistema regulador mejora las bacterias manipuladas de dos formas, según afirma Keasling: las vías metabólicas se equilibran de manera que no produzcan un precursor en exceso con respecto a otro. Además, las bacterias modificadas son más estables puesto que la producción de biocombustibles no resta a la célula capacidad de crecer. Esta 'conciencia de sí misma' ha logrado incrementar la cantidad de biodiesel producido por la bacteria un 28 por ciento por encima del máximo teórico, un aumento tres veces mayor del previamente registrado en este tipo de cepa.

Aunque la mejora es significativa, la producción de biodiesel está todavía demasiado limitada para su uso a gran escala. "Hay muchos problemas, incluyendo desequilibrios metabólicos, que necesitan ser resueltos para que los biocombustibles se conviertan en una realidad", señaló Keasling en un correo electrónico. Por ejemplo, la expansión de estos cultivos (en gran medida experimentales) a escala comercial, en el orden de millones de litros, será todo un reto.

Aunque el regulador genético no es la única clave necesaria para la expansión del incipiente campo de los biocombustibles, sí que resulta una elegante estrategia para mejorar los rendimientos, indica James Liao, ingeniero biomolecular de la Universidad de California en Los Ángeles. "El sistema regulador por sensores será una herramienta muy útil que añadir a las que tenemos actualmente".

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