10.06.2021 - University of Warwick

Activar eficazmente las bacterias para producir productos químicos de alto valor

Los investigadores han encontrado una forma barata de poner a las bacterias en modo de producción química

Los productos químicos de alto valor utilizados en los biocombustibles y los productos farmacéuticos pueden fabricarse a partir de bacterias cambiando su química para producir nuevos productos. Investigadores de la Universidad de Warwick han encontrado una forma de reducir drásticamente el coste de activar estos interruptores.

Utilizamos productos químicos para casi todo, desde conservantes de alimentos hasta productos farmacéuticos y cosméticos, e incluso biocombustibles. Muchos de ellos son derivados de la petroquímica, por lo que su síntesis no es sostenible. Por tanto, es esencial buscar formas alternativas de fabricar productos químicos a escala industrial, de forma sostenible y barata, allanando el camino hacia un futuro más ecológico y limpio.

Las bacterias pueden considerarse como las microfábricas químicas de la naturaleza, y muchos investigadores intentan comprender cómo puede recablearse su compleja red de reacciones químicas para convertir materias primas baratas como la glucosa en productos químicos útiles para nuestro uso. El uso de interruptores genéticos para redirigir la química de las bacterias es un avance apasionante en el campo de la biología sintética.

Normalmente, los interruptores genéticos se activan añadiendo una sustancia química llamada inductor. Sin embargo, los inductores son caros y a menudo hay que añadirlos constantemente para evitar que se vuelvan a apagar, de forma análoga a un "interruptor de la luz con un muelle" que se vuelve a apagar cuando se suelta. Esto hace que este método de conmutación sea caro y que su ampliación a la producción industrial sea inviable desde el punto de vista económico.

En el artículo "Designing an irreversible metabolic switch for scalable induction of microbial chemical production", publicado en la revista Nature Communications, los investigadores de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Warwick han encontrado una forma barata de poner a las bacterias en modo de producción química.

Dirigidos por el Dr. Ahmad A. Mannan y el profesor Declan G. Bates, del Centro de Biología Sintética Integrativa de la Facultad de Ingeniería de Warwick, la nueva investigación teórica estudió cómo pueden aprovecharse los biosensores de E. coli que responden a nutrientes naturales baratos, como el ácido oleico, para crear interruptores. Utilizando modelos matemáticos y los principios de ingeniería de los bucles de control de retroalimentación, comúnmente utilizados en los sistemas de control de vuelo, descubrieron cómo diseñar un interruptor genético en las bacterias que elimina el "resorte" de reversión, de modo que la adición de sólo un pulso de un nutriente natural barato puede cambiar la célula al modo de producción química de forma permanente - reduciendo drásticamente los costos.

El Dr. Ahmad Mannan, del Centro de Biología Sintética Integrativa de Warwick en la Escuela de Ingeniería comenta: "La capacidad de poner a las bacterias en modo de producción química de forma permanente es un gran paso adelante para conseguir un aumento económicamente viable de la producción química a partir de microbios. El cambio debería ser ampliamente aplicable a muchos microbios de relevancia industrial y para la síntesis de casi cualquier producto químico, un componente versátil en la caja de herramientas de la biología sintética. Los próximos pasos de nuestra investigación consistirán en descubrir los principios para comprender en qué punto de la hoja de ruta química se puede aplicar este "semáforo" y, tal vez, buscar la colaboración con la industria, donde podría incorporarse fácilmente a los procesos de fermentación existentes."

El profesor Declan Bates, del Centro de Biología Sintética Integrativa de Warwick en la Escuela de Ingeniería, añade: "Utilizando técnicas de biología sintética de vanguardia, nuestro trabajo ha establecido el marco para construir el interruptor irreversible propuesto en el laboratorio. Nuestro trabajo no sólo podría cambiar la forma en que las industrias químicas fabrican productos químicos de alto valor, sino que también contribuye a la visión más amplia de cómo los seres humanos pueden dejar de depender de los recursos no renovables, para permitir la síntesis sostenible de productos bioquímicos, para un futuro más verde y limpio."

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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