Investigadores de la Universidad de Nottingham, en Reino Unido, han modificado uno de estos microbios para que capture dióxido de carbono gaseoso y produzca mevalonato, un componente básico útil para productos farmacéuticos.
La creciente concentración de gases de efecto invernadero en la atmósfera ha provocado un calentamiento global generalizado. Para empezar a abordar el problema, es necesario reducir considerablemente las emisiones de gases de efecto invernadero, incluido el CO2. Además, podría eliminarse el CO2 ya presente. Para ello, se están desarrollando métodos para capturar CO2, y una opción prometedora son los microbios.
Mientras que algunos microbios pueden enfermar a las personas o estropear los alimentos, otros son fundamentales para la supervivencia. Estos diminutos organismos también pueden modificarse para producir moléculas específicas.
La ingeniería genética puede modificar sus vías biosintéticas naturales, convirtiendo a los microbios en fábricas vivientes en miniatura capaces de producir todo tipo de cosas, por ejemplo, insulina.
Una posible fábrica microbiana es Cupriavidus necator H16, una bacteria muy apreciada por su naturaleza poco exigente con lo que se le alimenta. Dado que puede sobrevivir con poco más que gas CO2 e hidrógeno, la bacteria es una gran candidata para capturar y convertir los gases en moléculas más grandes.
Pero aunque el ADN del microbio puede ‘reordenarse’ para producir productos interesantes, no es muy bueno recordando esas nuevas instrucciones a lo largo del tiempo. Dicho científicamente, los plásmidos (las instrucciones genéticas) son relativamente inestables.
Los investigadores de la Universidad de Nottingham querían ver si podían mejorar la capacidad de C. necator para recordar sus nuevas instrucciones y producir útiles bloques de construcción basados en carbono a partir de gas CO2.
El equipo se puso manos a la obra para piratear las vías bioquímicas de C. necator responsables de convertir el CO2 en moléculas más grandes de seis carbonos.
La clave para mejorar la estabilidad del plásmido reside en una enzima llamada Rubisco, que permite a la bacteria utilizar el CO2. Esencialmente, el nuevo plásmido se emparejó con la enzima, de modo que si una célula no recordaba las nuevas instrucciones, no recordaría cómo fabricar Rubisco y moriría. Mientras tanto, las células restantes con mejor memoria sobrevivirían y se replicarían, transmitiendo el plásmido.
En las pruebas, los microbios modificados produjeron una cantidad significativamente mayor de mevalonato, una molécula de seis carbonos, que una cepa de control.
El mevalonato es un componente molecular básico de todo tipo de sustancias en sistemas vivos y sintéticos, como el colesterol y otras moléculas esteroideas con aplicaciones farmacéuticas.
De hecho, esta investigación, cuyos resultados se han publicado en ACS Sustainable Chemistry & Engineering, produjo las mayores cantidades hasta la fecha de mevalonato a partir de CO2 u otros reactivos de un solo carbono utilizando microbios.
Los investigadores afirman que se trata de un sistema de fijación de carbono más viable económicamente que los anteriores, en los que intervenía C. necator, y que podría ampliarse a otras cepas microbianas.
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