Científicos de la BUAP sacan provecho de Franks genéticos

Mediante un trabajo de ingeniería genética, a partir de una bacteria producen cepas con diversas aplicaciones industriales

BUAP. 30 de marzo de 2016.- Al estudiar genes que regulan la producción de polisacáridos con aplicaciones en la industria alimentaria, Miguel Castañeda Lucio, científico del Instituto de Ciencias (ICUAP) de la BUAP, descubrió que además de generar dichas biomoléculas, la bacteria Azotobacter vinelandii produce de forma paralela un poliéster, que puede ser utilizado en la fabricación de plásticos biodegradables.

“Descubrimos que un mismo sistema de control genético de la Azotobacter vinelandii regula la producción de un polímero que exporta un moco que le sirve de protección y otro que lo guarda en su interior en forma de gránulos”, comentó el investigador.

En el proceso de manipulación genética, el científico del Laboratorio de Genética Molecular Microbiana del ICUAP encontró un switch mágico que le permite controlar a dicha bacteria, para la producción de biopolímeros con aplicaciones industriales: uno de azúcar que incrementa el espesor y viscosidad de líquidos y soluciones; y otro de poliéster con el cual se pueden generar plásticos biodegradables, que disminuyen considerablemente los efectos contaminantes sobre el ambiente.

Azotobacter vinelandii es una bacteria Gram negativa quimiorganotrófica. Ha sido catalogada por la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA, por sus siglas en inglés), del gobierno estadounidense, como un organismo generalmente reconocido como seguro (GRAS, por sus siglas en inglés). Tras hacer ingeniería genética con ésta, los científicos universitarios descubrieron que no podían jugar con la producción de un compuesto, sin dejar de ver al otro. Tal situación los llevó a tener dos líneas de investigación muy estrechas, pero con diferentes fines.

Con el poliéster intracelular, conocido genéricamente como poli-hídroxibutirato, los investigadores buscan generar un plástico que se descomponga fácilmente en elementos químicos naturales, por la acción de agentes biológicos -bacterias y hongos-, para la producción de artículos menos contaminantes, a diferencia de los actuales, muchos de ellos fabricados con plásticos y sus derivados no biodegradables.

Mientras que con el polímero polisacárido extracelular alginato generan un aditivo que funciona como agente viscosante y espesante de líquidos, útil en la industria de alimentos, no digerible, natural e inocuo, a diferencia de los más utilizados, como el almidón, el cual también es seguro, pero sí genera un aporte calórico extra para quienes lo consumen.

Este aditivo ofrece una ventaja más: actualmente la principal producción de alginatos -como el polisacárido estudiado por los universitarios- utilizados en la industria ocurre en países fríos, como los nórdicos, que poseen mares con climas adecuados para dar vida a varias especies de algas, de las cuales se consigue el polímero.

Al obtener el polímero de varias especies algales silvestres, se extraen polímeros con diferencias en su calidad y homogeneidad, además de que la industria nacional tiene que absorber los costos de importación.

“Al poder producir el polímero por la bacteria en un biorreactor en condiciones controladas, nuestro polímero tiene propiedades homogéneas y de calidad, ya que nosotros controlamos totalmente su producción”, destacó Castañeda Lucio.

Actualmente, en ambas investigaciones los científicos de la BUAP ya cuentan con cepas listas para ser probadas a nivel de biorreactor o fermentador. Para llegar a producir dichos polímeros en un biorreactor (recipiente mediante el cual se garantizan las condiciones necesarias para sostener la producción continua de productos biológicos), tuvieron que pasar por un largo proceso que comenzó con el entendimiento de la genética de la bacteria relacionada con la síntesis de los polímeros, comprender el control de sus genes y finalmente generar cepas útiles, para crear estos polímeros con aplicaciones industriales.

En ese sentido, Castañeda Lucio señaló que en sus proyectos se ha planteado entender qué genes participan en la generación de ambos polímeros, cómo se pueden manipular y controlar, cómo hacer cepas mutantes y alteradas, y qué condiciones de cultivo son necesarias para que se produzcan, entre otras interrogantes.

Un ejercicio de biotecnología en la BUAP

El doctor en Ciencias Bioquímicas, por el Departamento de Microbiología Molecular, del Instituto de Biotecnología de la UNAM, consideró que los científicos de la BUAP hacen biotecnología útil para diversos fines, en este caso, el sector industrial.

“La biotecnología se puede dividir en dos grandes épocas: la tradicional, utilizada por el hombre desde hace miles de años, desde que empezó a producir alimentos como quesos y vinos, usando microorganismos sin saber exactamente qué es lo que ocurría con éstos; y la moderna, que utiliza todos los conocimientos para comprender cómo se llevan a cabo esos procesos microbiológicos y, eventualmente, utilizaar el conocimiento para controlar y manipular cepas”, explicó.

Así, en un proyecto de biotecnología, con la incorporación de estudios genéticos, que “no es más que una especie de corte y confección de DNA, o hacer franks genéticos con miras a la producción de cepas con múltiples aplicaciones”, el científico universitario hace ciencia útil para las necesidades de los entornos actuales.