Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte han desarrollado una vía enzimática artificial para sintetizar isoprenoides, o terpenos, en E. coli . Esta ruta más corta, más eficiente, rentable y personalizable se transforma E. coli en una fábrica que puede producir terpenos para usar en todo, desde medicamentos contra el cáncer hasta biocombustibles.
Los terpenos son una gran clase de moléculas naturales que son útiles en industrias que van desde productos farmacéuticos y cosméticos hasta alimentos y biocombustibles. En la naturaleza, los terpenos se encuentran en plantas y microbios; por ejemplo, el licopeno, que da color a los tomates.es un terpeno
Dado que no es práctico extraer estas moléculas directamente de sus fuentes naturales, los científicos pueden usar la biosíntesis para producirlas. Sin embargo, la biosíntesis de terpenos ha demostrado ser un desafío tradicional.
"Los terpenos son difíciles de biosintetizar porque los métodos de la naturaleza para hacer los bloques de construcción de estas moléculas son largos, complicados e involucran enzimas que son difíciles de diseñar", dice Gavin Williams, profesor asociado de química en NC State y autor principal de un artículodescribiendo el trabajo: "Estas dificultades a su vez hacen que sea difícil diseñar microbios para fabricar estas moléculas en grandes cantidades".
Williams trabaja con E. coli , insertando vías enzimáticas en las bacterias que las transforman en pequeñas fábricas de producción molecular. Con el ex alumno de doctorado Sean Lund y el actual estudiante graduado Rachael Hall, Williams diseñó una vía artificial para la síntesis de terpenos que utiliza solo dos enzimas, en lugar deque los seis o siete que ocurren en las rutas naturales.
"La naturaleza usa aproximadamente dos rutas para la síntesis de terpenos, y cada una consta de seis o siete enzimas", dice Williams. "Creamos una tercera ruta, un atajo, con dos enzimas que ocurren en la naturaleza, pero que no sonnormalmente involucrado en esta vía "
Una de las enzimas clave que Williams y su equipo utilizaron, una fosfatasa ácida PhoN, normalmente elimina los fosfatos. Pero en la vía artificial, esta enzima realiza inteligentemente la reacción inversa. "PhoN es particularmente útil aquí, debido a su promiscuidadnaturaleza ", dice Williams." La promiscuidad en las enzimas significa que pueden llevar a cabo la misma transformación en muchas moléculas diferentes ".
El equipo diseñado E. coli para producir varias variedades diferentes de terpenos con la ruta simplificada, incluido el licopeno. Descubrieron que la nueva ruta era igual de productiva que las rutas más largas y difíciles de diseñar actualmente en uso.
"Esta ruta y cepa simple y prototípica es tan efectiva como las que han sido ampliamente diseñadas para fabricar las moléculas de interés", dice Williams. "Y debido a que la ruta es promiscua, es personalizable".
Los próximos pasos para los investigadores incluyen el uso de la vía para fabricar terpenos que son nuevos en la naturaleza para su uso en compuestos que son demasiado caros de fabricar con los métodos actuales.
El trabajo aparece en Biología Sintética ACS y fue apoyado en parte por los Institutos Nacionales de Salud subvención GM104258.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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