Los bioquímicos de UCLA han ideado una forma inteligente de producir una variedad de compuestos químicos útiles, que podrían conducir a la producción de biocombustibles y nuevos productos farmacéuticos.
"La idea de la biología sintética es rediseñar las células para que tomen el azúcar y lo pasen por una serie de pasos químicos para convertirlo en un biocombustible o un producto químico o farmacéutico", dijo James Bowie, profesor de química.y bioquímica en el UCLA College, y autor principal de la nueva investigación. "Sin embargo, eso es extremadamente difícil de hacer. La célula protesta. Tomará el azúcar y hará otras cosas con él que no quieres, como construir paredes celulares, proteínas y moléculas de ARN. La célula lucha contra nosotros todo el tiempo ".
Como alternativa, Bowie y su equipo de investigación han desarrollado un enfoque prometedor que él llama bioquímica sintética que evita la necesidad de células.
"Queremos hacer un conjunto particular de transformaciones químicas, eso es todo lo que queremos, así que decidimos tirar las células y simplemente construir los pasos bioquímicos en un matraz", dijo Bowie. "Eliminamos la célula molesta por completo. "
Los bioquímicos purificaron más de dos docenas de enzimas en combinaciones y concentraciones particulares, las pusieron en un matraz y agregaron glucosa. Las enzimas y vías, creadas en el laboratorio de Bowie, no se encuentran necesariamente en la naturaleza. "Cuando no tenemos que hacerlopreocuparse por mantener felices a las células, es más fácil reorganizar las cosas de la manera que queremos ", dijo.
"Si las enzimas no son lo suficientemente buenas, no lo suficientemente rápidas, no lo suficientemente estables, entonces las rediseñamos", dijo Tyler Korman, un becario postdoctoral en el laboratorio de Bowie y coautor del estudio.
La investigación, publicada hoy en la revista Biología química de la naturaleza , demuestra que los bioquímicos pueden generar sistemas enzimáticos complejos fuera de la célula que funcionan lo suficientemente bien como para ser útiles para la producción de biocombustibles y productos químicos básicos.
La bioquímica sintética podría usarse para muchos productos industriales, incluida la producción de plásticos, sabores y aromas, y quizás eventualmente biocombustibles, dijo Bowie, miembro de la División de Biología y Diseño de Sistemas del Departamento de Energía del Instituto de UCLA y del Instituto de Biología Molecular de la UCLA.
Para convertir la glucosa en un biocombustible, los bioingenieros idealmente querrían que las células conviertan el 100 por ciento del azúcar en combustible. El etanol se puede producir mediante fermentación de levadura con un rendimiento de aproximadamente el 70 por ciento, mediante el mismo proceso que usamos para hacer cerveza y vino."pero eso es efectivamente después de miles de años de optimización por parte del hombre para aumentar los niveles de alcohol en nuestras bebidas favoritas", dijo Bowie. Los mejores rendimientos de sustancias químicas producidas por células en cepas de bioingeniería son generalmente mucho más bajas o tienen otros problemas, dijo.
Bowie, Korman y Paul Opgenorth, otro becario postdoctoral en el laboratorio, informan que han logrado aproximadamente un 90 por ciento de rendimiento para la producción de un plástico biodegradable.
El equipo de investigación está trabajando para superar los desafíos pendientes, incluida la regulación de la producción de moléculas de alta energía necesarias para las reacciones bioquímicas.
En un importante preludio del estudio actual, los bioquímicos informaron el 17 de junio de 2013 en la revista Nature Communications sobre un gran avance en la regulación de estas moléculas de alta energía, un sistema al que llaman válvula de purga molecular, y continúan desarrollándoseotros "trucos" regulatorios.
"Tenemos que hacer que la bioquímica sintética sea lo suficientemente robusta para trabajar en una planta industrial muy grande", dijo Bowie, quien ha realizado investigaciones en UCLA desde 1989, primero como becario postdoctoral y con su propio laboratorio desde 1993.
Están en las primeras etapas de la formación de una empresa, llamada Invizyne Technologies, Inc., de la que Bowie es asesor científico.
La investigación fue financiada con fondos federales por el Departamento de Energía de los Estados Unidos subvenciones DE-FOA-0001002 y DE-FC02-02ER63421.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Los Ángeles . Original escrito por Stuart Wolpert. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :