Investigadores de la Universidad Estatal de Michigan han construido una navaja suiza molecular que optimiza la maquinaria molecular de las cianobacterias, también conocidas como algas azul-verdes, haciendo que los biocombustibles y otros productos químicos verdes de estos organismos sean más viables.
El equipo ha hecho en un año lo que ha tardado millones de años en evolucionar. En la edición actual de Célula vegetal , describen cómo fabricaron una proteína sintética que no solo mejora el ensamblaje de la fábrica de cianobacterias fijadora de carbono, sino que también proporciona una prueba de concepto para un dispositivo que podría mejorar la fotosíntesis de las plantas o usarse para instalar nuevas vías metabólicasen bacterias
"La proteína multifuncional que hemos construido se puede comparar con una navaja suiza", dijo Raúl González-Esquer, investigador doctoral de MSU y autor principal del artículo. "A partir de partes existentes y conocidas, hemos construido una nueva proteína querealiza varias funciones esenciales "
Para esta investigación, Gonzalez-Esquer trabajó con Cheryl Kerfeld, la profesora distinguida de bioingeniería estructural Hannah en el laboratorio de investigación de plantas de la Universidad Estatal de Michigan-DOE, y Tyler Shubitowski, estudiante universitario de MSU. El laboratorio de Kerfield estudia microcompartimentos bacterianos o BMC.son órganos celulares autoensamblables que realizan innumerables funciones metabólicas y, en cierto sentido, son fábricas moleculares con muchas piezas diferentes de maquinaria.
Modernizaron la fábrica actualizando el carboxisoma, un BMC particularmente complejo que requiere una serie de interacciones proteína-proteína que involucran al menos seis productos génicos para formar un núcleo metabólico que saca CO2 de la atmósfera y lo convierte en azúcar.En este proceso, el equipo creó una proteína híbrida en las cianobacterias, organismos que tienen muchos usos potenciales para producir químicos o biocombustibles ecológicos.
La nueva proteína reemplaza a cuatro productos génicos, pero aún admite la fotosíntesis. Reducir la cantidad de genes necesarios para construir carboxisomas debería facilitar la transferencia de carboxisomas a las plantas. Esta instalación debería ayudar a las plantas a fijar el dióxido de carbono. Mejorando su capacidad para eliminarEl CO2 de la atmósfera lo convierte en un beneficio mutuo, dijo González-Esquer.
"Es comparable a hacer café. En lugar de conseguir un horno para tostar los granos de café, un molinillo para procesarlos y una máquina de hacer cerveza, hemos construido una sola cafetera donde todo sucede en un solo lugar", dijo.La nueva herramienta toma materia prima y produce el producto terminado con una inversión menor ".
Esta prueba de concepto también muestra que los BMC pueden desglosarse en la suma de sus partes, las que pueden intercambiarse. Dado que son responsables de muchas funciones metabólicas diversas, los BMC tienen un enorme potencial para la bioingeniería, dijo Kerfeld, quien también esafiliado de la División de Biociencias Físicas del Laboratorio Nacional de Berkeley.
"Hemos demostrado que podemos simplificar enormemente la construcción de estas fábricas", dijo. "Ahora podemos rediseñar potencialmente otras fábricas naturales o soñar nuevas para procesos metabólicos que nos gustaría instalar en las bacterias".
Sin embargo, esta especie de cianobacterias alterada no se hará cargo de ningún estanque, ni del mundo, en el corto plazo. Si bien los organismos mejorados se destacan en la fotosíntesis en un laboratorio, no están preparados para competir con otras bacterias.despojados de cuatro genes, no son tan flexibles como sus primos naturales.
"Las cianobacterias se han adaptado para vivir en estanques bañados por el sol, cubiertos por la sombra, congelados en invierno, sin mencionar los otros organismos con los que tienen que competir para sobrevivir", dijo Kerfeld.la nuestra y su capacidad de crecer; ya no tienen todas las herramientas para competir, mucho menos dominar, en el entorno natural ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Cita esta página :