En asociación con varios institutos en todo Japón, los científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara, Nara, Japón, informan sobre un nuevo sistema de microscopía que visualiza la producción de metabolitos en las células vivas. Los insertos fluorógenos que fluorescen cuando se unen a los metabolitos se insertaron en las algascélulas por fotoporación láser de femtosegundos y observadas por microscopía de fluorescencia. Se espera que el nuevo sistema contribuya a la ingeniería metabólica de biocombustibles, productos farmacéuticos y otros productos amigables con el medio ambiente
En la búsqueda de nuevas fuentes de consumibles, los científicos se han dado cuenta de que la vida misma podría ser la solución. Los ingenieros metabólicos han alterado el metabolismo de los organismos vivos para producir nuevos medicamentos, biodegradables y biocombustibles. Uno de los mejores ejemplos en los tiempos modernoses la penicilina. La bacteria de ingeniería metabólica ha mejorado la tasa de producción de este medicamento más de 100 veces.
Un desafío importante en este campo es identificar qué células son las más productivas. Es relativamente fácil estudiar poblaciones masivas, lo que resulta en información sobre el metabolismo de la población celular en general. Sin embargo, sigue siendo extremadamente difícil identificar qué células enla población a granel está por encima del resto en términos de producción de metabolitos y, por lo tanto, son los mejores para copiar e imitar. Esta identificación requiere observar dentro de las células individuales en tiempo real mientras se produce el metabolito. Los científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Nara NAIST informanUn nuevo sistema que logra este objetivo en las células de microalgas. El sistema, que se puede leer en Informes científicos , combina aptámeros fluorogénicos con fotoporación láser de femtosegundos.
"Las algas tienen una serie de cualidades atractivas para la ingeniería metabólica. Primero, son extremadamente adaptativas, ya que tienen la capacidad de vivir en una amplia gama de entornos, desde el ecuador hasta los polos e incluso en aguas muy salinas o contaminadas,"dice el profesor Yoichiroh Hosokawa, quien dirigió el estudio.
Normalmente, los científicos usan la microscopía de fluorescencia para mirar dentro de una célula. Esta estrategia implica unir una molécula que fluoresce al metabolito de interés. Sin embargo, debido a la protección de la pared celular, ha sido difícil introducir moléculas fluorescentes que detecten metabolitos específicos en microalgascélulas del exterior
El equipo de Hosokawa, por lo tanto, ha estado desarrollando aptámeros fluorescentes que emiten fluorescencia al unirse al metabolito paramylon y métodos de fabricación que pueden introducirlos en la célula mediante pulsos láser.
"Sintetizamos un péptido aptámero que se une al paramylon, y lo introdujimos en las células de Euglena gracilis mediante el procesamiento con láser de una sola célula", dijo el Dr. Takanori Maeno, autor primero del estudio. "El paramylon es producido solo por Euglena y funciona como fibra"Se puede refinar en biocombustibles", agregó.
Para obtener el aptámero dentro de la célula, los científicos dispararon las células con pulsos láser de solo femtosegundos de largo. Estos pulsos crearon poros temporales lo suficientemente grandes como para que los aptámeros ingresen. Una vez dentro, las células se volvieron verdes solo en los lugares donde los aptámeros se uníanparamylon: utilizando esta técnica, el grupo de Hosokawa podría medir la acumulación de paramylon con el tiempo, discriminando así las células eficientes de sus vecinos improductivos.
Si bien el sistema solo se probó en paramylon, Hosokawa afirma que otros metabolitos serán detectables con los aptámeros apropiados.
"Nuestro método proporciona información espacial y temporal sobre el paramylon intracelular objetivo, pero debería funcionar para cualquier tipo de metabolitos en el futuro. Será útil para seleccionar células de alto rendimiento", dijo.
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Materiales proporcionados por Instituto Nara de Ciencia y Tecnología . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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