HALLAN CEPA BACTERIANA PRODUCTORA DE BIOPLÁSTICO

En la búsqueda de polímeros naturales que sustituyan a los plásticos derivados del petróleo, los científicos acaban de descubrir que un microorganismo de Sudamérica produce poli-beta-hidroxibutirato (PHB), un compuesto biodegradable de interés en las industrias alimentaria, farmacéutica, cosmética y del embalaje. Este hallazgo contribuiría notablemente a la sostenibilidad del planeta.

La protagonista es la bacteria Bacillus megaterium uyuni S29, una cepa que produce la mayor cantidad de polímero del género, la cual se ha localizado en los ojos de agua del famoso salar de Uyuni, en Bolivia. Esta cepa es considerada la mayor productora de bioplásticos que podría revolucionar los nuevos avances e investigaciones de biotecnología ambiental.

Debido a la alta concentración de sal, el salar de Uyuni situado a unos 3650msnm presenta ambientes muy extremos que favorecen la acumulación intracelular de PHB, un material de reserva que la bacteria utiliza en épocas de escasez de nutrientes.

Científicos de la  Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) y de la Universidad Tecnológica de Graz (Austria) consiguieron que el bacilo produzca en el laboratorio cantidades significativas del compuesto en condiciones de cultivo similares a las de la industria. La técnica se publica en las revistas "Food Technology & Biotechnology" y "Journal of Applied Microbiology".

Según la doctora Marisol Marqués de la UPC, el biopolímero resultante tiene propiedades térmicas diferentes a los PHB convencionales, lo que hace que se pueda procesar de una forma más fácil, independientemente de su aplicación.

La investigadora reconoce que los costes de producción de los biopolímeros son, en general, todavía elevados y no competitivos si se comparan con los polímeros convencionales, aunque se está avanzando en este sentido.

El equipo consiguió, por primera vez, reducir el elevado peso molecular del PHB mediante enzimas lipasas, así como utilizar el biopolímero para formar nano y microesferas cargadas con antibiótico para poder controlar su difusión por el organismo.

REGENERAN LA RETINA EN RATONES MEDIANTE REPROGRAMACIÓN NEURONAL

Investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona han conseguido regenerar la retina en ratones utilizando reprogramación neuronal. En este momento hay varias líneas de investigación que exploran la posibilidad de regeneración de los tejidos a través de la reprogramación celular. Uno de los mecanismos que se estudian es la reprogramación a través de la fusión celular.

La investigadora Pia Cosma y su equipo han utilizado el mecanismo de fusión celular para reprogramar las neuronas de la retina. Este mecanismo consiste en la introducción de células madre de la médula ósea en la retina dañada. Las nuevas células no diferenciadas se fusionan con las neuronas de la retina y éstas adquieren la capacidad de regenerar el tejido.

Pia Cosma, jefe del grupo de Reprogramación y Regeneración del Centro de Regulación Genómica, explica que por primera vez se ha conseguido regenerar la retina y reprogramar sus neuronas a través de la fusión de células in vivo. Se ha identificado una vía de señalización que, una vez activada, permite a las neuronas ser reprogramadas a través de su fusión con células de médula ósea . Este descubrimiento es importante no sólo por las posibles aplicaciones médicas para la regeneración de la retina, sino también para la posible regeneración de otros tejidos nerviosos.

El estudio, publicado por la revista Cell Reports, demuestra que la regeneración del tejido nervioso por medio de la fusión de células es posible en los mamíferos y describe esta nueva técnica como un mecanismo potencial para la regeneración de tejido nervioso más complejo.

El grupo que dirige Pia Cosma, se centrará ahora en determinar si este descubrimiento se produce de la misma manera en un número mayor de ratones, con la intención de descartar efectos colaterales futuros.

Esta investigación se encuentra en las primeras etapas, pero ya hay laboratorios interesados ​​en ser capaz de continuar con el trabajo y llevarlo a un nivel más aplicado.

UNA ELABORACIÓN MAS BARATA DE BIOCOMBUSTIBLE A TRAVÉS DE HONGOS

Unos ingenieros genéticos han encontrado un truco gracias al cual ciertos hongos pueden ser usados para la producción de biocombustibles a un costo mucho menor que anteriormente.

Es bastante fácil obtener biocombustible a partir de vegetales ricos en almidón, pero esto coloca la producción de combustible en competencia directa con la producción de alimentos. Fabricar biocombustible a partir de lignocelulosa es por lo tanto una opción mejor.

La lignocelulosa de residuos de madera o paja es la materia prima renovable más común del mundo, pero, debido a su estructura compleja, es significativamente más difícil de usar para elaborar biocombustibles que el almidón.

Los desechos de lignocelulosa pueden ser usados para producir biocombustible solamente si las cadenas largas de celulosa y xilanos pueden ser escindidas con éxito, de manera que el resultado sea un conjunto de moléculas de azúcares más pequeñas. A tal fin, se utilizan hongos que, por medio de una señal química específica, pueden ser inducidos a producir las enzimas necesarias. Sin embargo, este procedimiento es muy caro.

La situación va ahora a cambiar drásticamente. Especialistas de la Universidad Tecnológica de Viena en Austria han estado investigando el "interruptor" molecular que regula la producción de enzimas en el hongo. Y han descubierto cómo aprovecharlo.

Trichoderma reesei es un organismo involucrado en la degradación de la biomasa celulósica y hemicelulósica. Por consiguiente, las enzimas correspondientes se utilizan comúnmente en diferentes tipos de industrias, y recientemente ganaron una importante importancia para la producción de biocarburantes de segunda generación. Muchas cepas de T. reesei industriales actualmente en uso se derivan de la cepa Rut-C30, en el que la expresión de celulasa y hemicelulasa es liberada de la represión de catabolitos de carbono.

Sin embargo, sustancias inductoras son todavía necesarias para una cantidad satisfactoria de la formación de proteínas.

Como resultado del trabajo realizado por el equipo de Robert Mach y Christian Derntl, ahora es posible fabricar hongos genéticamente modificados que produzcan las enzimas necesarias de modo totalmente independiente, haciendo así mucho más barata la producción de biocombustible.

Ellos reportaron de una cepa de T. reesei, que presenta un alto nivel de expresión de xilanasa sin importar si se utilizan sustancias inductoras (por ejemplo, D-xilosa, xilobiosa). Ademas, encontraron que una única mutación puntual en el gen que codifica el regulador de xilanasa 1 (Xyr1) es responsable de esta fuerte desregulación de la expresión de endoxilanasa y, ademas, un muy elevado nivel basal de expresión de celulasa. Sólo el uso de soforosa como inductor todavía conduce a una ligera inducción de la expresión de celulasa. 

El dominio regulador donde se encuentra la mutación descrita es sin duda un objetivo de investigación interesante para todos los organismos que también dependen de ciertas condiciones de inducción.

DISEÑAN BACTERIAS CAPACES DE PRODUCIR LOS PRECURSORES PARA UN POTENTE BIOCOMBUSTIBLE

Nuevas líneas de bacterias han sido diseñadas puede producir a medida los principales precursores de biocombustibles de alto octanaje que algún día podrían reemplazar a la gasolina. Pamela Silver, investigadora de la Universidad de Harvard y lider del equipo, afirma que han sido capaces de programar células para que produzcan precursores específicos de los combustibles.

El etanol, el biocombustible más popular en el mercado, contiene sólo dos tercios de la energía de la gasolina y los combustibles que contienen etanol también corroen las tuberías, tanques y otro tipo de infraestructura utilizada para el transporte y almacenamiento de gasolina. Por otro lado, la quema de la propia gasolina añade enormes cantidades de dióxido de carbono a la atmósfera; sin embargo, la gasolina produce más energía que los biocombustibles actuales cuando se quema en un motor de combustión interna, y permanece en estado líquido a temperaturas que van de las más frías a las más calientes .

Silver y su equipo están buscando nuevas maneras de hacer biocombustibles parecidos a la gasolina que podrían ser almacenados en las estaciones de gas y utilizados para alimentar los coches que ya tenemos. Para desarrollar estos, ellos alistaron bacterias E. coli para que ayuden a hacer los precursores de la gasolina, es decir, ácidos grasos.

En concreto, se están centrando en los ácidos grasos de cadena media, aquellas de cadenas de entre 4 y 12 carbonos de largo. Los ácidos grasos con cadenas más cortas no almacenan la energía suficiente para ser buenos combustibles y tienden a vaporizarse fácilmente, mientras que aquellos con cadenas de más de 12 carbonos son demasiado cerosos. Sin embargo, los ácidos grasos de longitud media poseen la longitud correcta para ser transformados en un combustible líquido lleno de energía para los motores de combustión interna.

Para lograr esto, los investigadores ajustaron una vía metabólica de las bacterias E.coli que produce ácidos grasos. Específicamente, ellos produjeron en masa un ácido graso de ocho carbonos llamado octanoato que puede ser convertido en octano.

En esta vía, el carbono del azúcar de la que se alimenta la bacteria, fluye a través de la vía como un río, creciendo cada vez más mientras fluye. Al final, sale como un ácido graso de cadena larga.

Como primera estrategia los investigadores "represaron parcialmente el río y construyeron una sanja" con un fármaco que bloquea las enzimas que extienden las cadenas de ácidos grasos. Esto causó que los ácidos grasos de cadena media se retengan detrás de la "presa", al tiempo que se permite fluir lo suficiente del "río" para las bacterias y puedan construir sus membranas y permanecer vivas. La estrategia aumentó los rendimientos de octanoato, pero la droga utilizada es demasiado cara para que el proceso sea escalado a nivel industrial.

Por esa razón, los científicos intentaron una segunda estrategia que podría ser escalada con más facilidad. Dejaron que las células crezcan, entonces "represaron el río" utilizando un truco genético. También alteraron genéticamente una segunda enzima que normalmente elabora  ácidos grasos de cadena larga tal que solo extiende los ácidos grasos a ocho átomos de carbono y no más. Esta doble estrategia dio a los científicos los más altos rendimientos de octanoato.

Según Don Ingber, otro miembro del equipo,  la sostenibilidad es uno de los mayores problemas que enfrentan hoy en día, y el desarrollo de los biocombustibles potentes para reemplazar la gasolina es un reto importante, el equipo de científicos ha dado un paso gigante hacia la superación de este desafío al usar estrategias de biología sintética para diseñar microbios que puedan producir octanaje.

A posterior, los científicos planean diseñar bacterias E. coli para convertir el octanoato y otros en alcoholes.

TABACO MODIFICADO GENÉTICAMENTE, EL BIOCOMBUSTIBLE DEL FUTURO

El tabaco podría ser el biocombustible del futuro y generar energía en vez de humo. Los científicos tratan de modificar genéticamente la planta del tabaco para producir combustible con el fin de reducir costes. Los experimentos acaban de empezar.

En el laboratorio de la Universidad de Berkeley, California, los investigadores intentan incorporar en la planta del tabaco características genéticas de algas para la biosíntesis de hidrocarburos, de tal manera que la planta pueda optimizar la absorción de luz y de carbono.

Actualmente, una estrategia para producir biocombustibles consiste en desestructurar la biomasa vegetal y utilizar microorganismos para fermentar los azúcares resultantes en alcohol. Por el contrario, este grupo de científicos trabajó para desarrollar una planta capaz de tomar el dióxido de carbono del aire y convertirlo directamente en un combustible prácticamente listo para ser utilizado.

Fue necesario desarrollar plantas de tabaco optimizadas en la captación de CO2 y energía solar, y en la producción de moléculas de hidrocarburos. Respecto al último punto, los científicos usaron versiones sintéticas de genes presentes en las cianobacterias que codifican enzimas para la síntesis de alcanos, una clase de hidrocarburo. 

Para aumentar la captación de CO2, el equipo utilizó nuevamente genes de cianobacterias que están involucrados en la incorporación de carbonato a partir del agua circundante, lográndose así facilitar, en el caso de las plantas, el transporte del carbono presente en el aire, al interior de los cloroplastos.

Anastasios Melis, un biólogo que forma parte de la investigación dijo que han modificado las hojas del tabaco de modo que se acumulen aceites en los espacios de aire dentro de la misma. Como parte del protocolo que han desarrollado, están eliminando todos los productos lipofílicos incluida la clorofila y otros compuestos de la clorofila.

Según los expertos, una fotosíntesis más eficaz permite producir más biocombustible. Pero, además, el tabaco transgénico tiene ventajas añadidas sobre la soja, el maíz o la caña de azúcar transgénica, ya que un aumento de precios, que resulta nefasto en el caso de los alimentos, no tendría consecuencias en este caso.

"El tabaco es perfecto porque no se come. Solo se necesita una infraestructura para su cultivo y producción. Y por eso es una excelente opción para hacer combustible", declaró la investigadora Peggy Lemaux, que trabaja en el departamento de biología microbiana de las plantas en la misma universidad.Pero antes de que lo hiciera la Universidad de Berkeley, diversas empresas y centros de investigación de todo el mundo detectaron también las virtudes del tabaco en diversos proyectos. El objetivo es la obtención de bioetanol y biodiésel de diversas formas, una de ellas, mediante la utilización de ingeniería genética.

Los impulsores de este tipo de proyectos señalan las ventajas económicas y medioambientales que supondría la producción de biocombustible a partir del tabaco: se da una salida a las plantaciones de este cultivo, se genera empleo en el mundo rural, se aprovechan terrenos no aptos para alimentos y se reduce la dependencia de los combustibles fósiles y su impacto en la contaminación y el cambio climático.

El interés en los biocombustibles ha crecido en las últimas décadas. La actual producción de biocombustibles supera los 100 millones de litros en todo el mundo, lo que representa casi un 3% del combustible para el transporte en carretera.

Por su parte, la Agencia Internacional de la Energía (AIE) se ha fijado como objetivo que una cuarta parte de la demanda mundial de combustibles sea de origen biológico de aquí al año 2050.

Para mas información aquí les dejo un vídeo de  euronews:

http://es.euronews.com/2013/05/30/el-tabaco-podria-ser-el-biocombustible-del-futuro/