Los disolventes de líquido iónico de imidazolio (IIL) son una de las mejores fuentes para extraer azúcares de las plantas. Pero los azúcares de la biomasa tratada con IIL están inevitablemente contaminados con IIL residuales que inhiben el crecimiento de bacterias y levaduras, bloqueando la producción bioquímica de estos organismos.
por Anne M Stark, Laboratorio Nacional Lawrence Livermore
Los científicos y colaboradores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) en el Joint BioEnergy Institute han identificado un mecanismo molecular en bacterias que puede manipularse para promover la tolerancia a la IIL y, por lo tanto, superar una brecha clave en los procesos de producción de biocombustibles y biocombustibles . La investigación aparece en el Journal of Bacteriology .
«La toxicidad del líquido iónico es un obstáculo crítico en muchas vías biosintéticas industriales», dijo el biólogo de LLNL Michael Thelen, autor principal del artículo. «Pudimos encontrar microbios que son resistentes a los efectos citotóxicos».
El equipo usó cuatro cepas de bacilo que se aislaron del compost (y una bacteria mutante de E. coli) y descubrió que dos de las cepas y el mutante de E. coli pueden soportar altos niveles de dos ILL ampliamente utilizadas.
Douglas Higgins, un postdoc que trabajaba con Thelen en ese momento, se sumergió en cómo exactamente las bacterias hacen esto. En cada una de las bacterias, identificó un transportador de membrana, o bomba, que es responsable de exportar el IIL tóxico. También encontró dos casos en los que el gen de la bomba contenía alteraciones en la secuencia de ARN de un riboswitch de guanidina regulador. La guanidina es un subproducto tóxico de los procesos biológicos normales; sin embargo, las células necesitan deshacerse de él antes de que se acumule.
El riboswitch normal no modificado interactúa con la guanidina y sufre un cambio conformacional, lo que hace que la bomba se encienda y haga que las células bacterianas sean resistentes a las ILL.
«Nuestros resultados demuestran los papeles críticos que juegan los genes transportadores y sus controles genéticos en la tolerancia a ILL en sus huéspedes bacterianos nativos», dijo Thelen. «Este es solo un paso más en la ingeniería de tolerancia a ILL en cepas industriales y superar esta brecha clave en la producción de biocombustibles».
Los resultados podrían ayudar a identificar estrategias de ingeniería genética que mejoren la conversión de azúcares celulósicos en biocombustibles y bioquímicos en procesos donde una baja concentración de líquidos iónicos supera la tolerancia bacteriana .
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