Biotecnología Estados Unidos Opinión

Encendiendo el interruptor de los biocombustibles


Las paredes celulares de las plantas contienen un suministro de azúcar renovable, casi ilimitado, que se puede usar en la producción de químicos y biocombustibles. Sin embargo, recuperar estos azúcares no es tan fácil.


Anne M Stark, Laboratorio Nacional Lawrence Livermore


Los disolventes de imidazolium ionic liquid (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 en bacterias y levaduras, bloqueando la producción bioquímica de estos organismos.

Los científicos y colaboradores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) en el Instituto Joint BioEnergy han identificado un mecanismo molecular en las bacterias que se puede manipular para promover la tolerancia a la IIL y, por lo tanto, superar un vacío clave en los procesos de producción de biocombustibles y bioquímicos. La investigación aparece en la revista Journal of Bacteriology .

«La toxicidad por líquidos iónicos es un obstáculo crítico en muchas vías de biosíntesis industriales», dijo el biólogo Michael Thelen, autor principal del artículo, del LLNL. «Pudimos encontrar microbios que son resistentes a los efectos citotóxicos».

El equipo utilizó cuatro cepas de bacilo que se aislaron a partir de 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 postdoctorado 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 regulador de guanidina. La guanidina es un subproducto tóxico de los procesos biológicos normales; Sin embargo, las células deben deshacerse de él antes de que se acumule.

El riboswitch normal, sin modificar, interactúa con la guanidina y sufre un cambio de conformación, lo que hace que la bomba se encienda y las células bacterianas se vuelvan resistentes a las ILL.

«Nuestros resultados demuestran los roles críticos que desempeñan los genes transportadores y sus controles genéticos en la tolerancia a la ILL en sus huéspedes bacterianos nativos», dijo Thelen. «Este es solo un paso más en la ingeniería de la tolerancia a la ILL en las 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 productos bioquímicos en procesos donde una baja concentración de líquidos iónicos supera la tolerancia bacteriana


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