Mediante la fermentación, investigadores de la Universidad de Alberta han descubierto una forma de producir mayores cantidades de un ácido graso saludable que se encuentra principalmente en las granadas. El artículo se publicó en el Journal of Agricultural and Food Chemistry .
Por Bev Betkowski, Universidad de Alberta
Trabajando con levadura de panadería que inicialmente no contenía nada, desarrollaron una nueva cepa que contiene altos niveles de ácido punícico, ofreciendo una forma sustentable de producir tanto ácido graso de valor agregado como biomasa de levadura (una fuente de proteína suplementaria utilizada en las industrias de alimentos y piensos para animales) con beneficios adicionales para la salud.
«Esto significa que podríamos producir este lípido de alto valor mucho más rápido y económicamente en el futuro, sin necesidad de utilizar tierras cultivables , y también muestra cómo podemos desarrollar y mejorar nutricionalmente fuentes sostenibles de aceite especial», dice el coautor del estudio Guanqun (Gavin) Chen, profesor asociado en la Facultad de Ciencias Agrícolas, de la Vida y Ambientales y Cátedra de Investigación de Canadá en Biotecnología de Lípidos Vegetales.
Derivado del aceite de semilla de la fruta exótica, el ácido punícico ofrece varios beneficios para la salud, con propiedades reductoras del colesterol, antiinflamatorias y anticancerígenas.
Pero en comparación con otros cultivos oleaginosos como la canola, la granada tiene una relación semilla-fruto y un rendimiento de aceite muy bajos, lo que limita la oferta y la convierte en un producto más costoso, señala Chen.
Utilizando un método de edición genética llamado mezcla de genes basada en CRISPR, Chen y el coautor del estudio Juli Wang integraron aleatoriamente ciertos genes potencialmente involucrados en la síntesis y acumulación de ácido punícico directamente en el genoma (el conjunto completo de ADN) de la levadura de panadería.
Sus experimentos marcan la primera vez que se utiliza la mezcla de genes basada en CRISPR en la ingeniería de levadura para producir ácidos grasos inusuales derivados de plantas, y el trabajo ha dado como resultado una forma más rápida y eficiente de descubrir cuáles de los genes funcionan bien juntos.
En lugar de la práctica más estándar y laboriosa de tener que probar combinaciones de genes una por una para determinar su influencia, «el proceso de mezcla de genes nos permitió agregar genes aleatoriamente a las cepas de levadura para crear una biblioteca y luego examinar esa biblioteca para identificar las mejores», dice Wang, quien realizó los experimentos para obtener un doctorado en ciencia vegetal.
«Primero realizamos el cribado de la mejor cepa y luego determinamos qué genes se transforman», añade. «Esto garantiza un mejor rendimiento en nuestros resultados, porque nos indica qué genes funcionan mejor entre sí».
Los experimentos aumentaron el contenido de ácido punícico en 80 veces, hasta el 26,7%, el nivel más alto alcanzado y reportado por los científicos en microorganismos o plantas diseñadas hasta ahora, y un número «que es lo suficientemente alto como para mostrar un gran potencial para la producción a escala comercial», señala Chen.
La cepa de levadura que produjeron también tiene un contenido estable de ácido punícico, lo que constituye otro desarrollo prometedor para un eventual uso a gran escala, añade Wang.
«Para la producción bioindustrial, significa que los genes que se añaden a la levadura no se pierden de un lote de fermentación al siguiente».
Los descubrimientos, que dieron lugar a una solicitud de patente provisional, se basan en un estudio anterior de los investigadores, que inicialmente identificó la dinámica del aumento del contenido de ácido punícico en la levadura mediante apilamiento de genes. Ahora planean cultivar su cepa de alto rendimiento en fermentadores a escala de laboratorio, un paso hacia la ampliación para una posible producción comercial.
Además, su método de mezcla de genes basado en CRISPR es lo suficientemente versátil como para poder usarse en la ingeniería de levadura de panadería para producir otros ácidos grasos inusuales y valiosos, como el aceite de ricino , y junto con eso, «un potencial emocionante para desarrollar otros bioproductos», señala Chen.
Más información: Juli Wang et al, Ingeniería de Saccharomyces cerevisiae para la producción de biomasa de levadura rica en ácido punícico, Journal of Agricultural and Food Chemistry (2024). DOI: 10.1021/acs.jafc.4c08252
