Biofactorías celulares. Auténticas microfábricas biosostenibles

22 Noviembre 2016

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Existen compuestos que se generan químicamente, entre los que destacan los aromáticos y los combustibles, que tienen una gran importancia en farmacéutica, entre otros sectores. Actualmente muchos se obtienen a partir de distintas materias primas con un bajo coste, pero presentan dos desventajas importantes: se generan subproductos contaminantes y las materias primas no suelen ser renovables, principalmente el petróleo. Así surge la búsqueda de alternativas para eliminar estos contras, y una de ellas es la biotecnología, ciencia que se basa en el uso de organismos o de algunos de sus compuestos para obtener bienes o servicios. (Imagen de portada: Henry Campbell)

Lorena Girón Olmeda

El metabolismo es el conjunto de reacciones químicas que suceden dentro de un organismo, y están catalizadas por unas proteínas especiales llamadas enzimas. Varias reacciones enzimáticas dan lugar a una ruta metabólica, que transforma la materia prima en diferentes productos. Las células toman la energía de una fuente orgánica (azúcares generalmente), pero en condiciones normales no producen gran cantidad de compuestos de valor desde el punto de vista industrial, y es por ello que se modifica su metabolismo mediante herramientas biotecnológicas. La parte más complejas es saber qué actividades enzimáticas hay que variar para obtener ese efecto que buscamos, puesto que el metabolismo celular es muy complejo. Una vez identificadas, es cuando se hace uso de la ingeniería genética, mediante la cual se puede regular a la alta el nivel de expresión de sus genes y, por tanto, su actividad específica.

La ingeniería metabólica y biología sintética, ramas de la biotecnología encargadas de la manipulación tecnológica del ADN con el objetivo de variar rutas metabólicas, ya sea mejorando la producción de compuestos que ya sintetiza el organismo, ampliando el rango de sustratos para el crecimiento y formación de productos, añadiendo nuevas actividades catabólicas para la degradación de materiales tóxicos, produciendo compuestos completamente nuevos (especialmente importante en el ámbito farmacéutico) o modificando las propiedades celulares. De esta forma se generan microorganismos mejorados genéticamente, con la capacidad de producir, a partir de materias primas simples, disponibles y baratas, un gran número de químicos derivados de fuentes no renovables o naturales limitadas, sumándole un mínimo impacto medioambiental.

Un ejemplo es la modificación de E. coli para la producción de fenilalanina utilizando la glucosa como sustrato, que puede ser convertido en 2-feniletanol (olor de rosa, empleado en industria alimentaria, perfumes y cosméticos) y en aspartamo (edulcorante empleado en bajas cantidades en los alimentos light). Mediante la modificación de la misma bacteria, se ha conseguido crear una cepa que produce biocombustible, y se espera que sea la base para la producción de combustibles y productos químicos, lo cual sería una revolución bacteriana.

Los antibióticos son el grupo más importante de metabolitos secundarios producidos por microorganismos, y aunque solo unos pocos nuevos se aprueban cada año, es un mercado que cada vez crece más a causa de los problemas de resistencia que están apareciendo. Debido a este aumento de la demanda, las empresas se están enfocando tanto en mejorar la producción y la productividad de procesos que ya existen como en desarrollar rutas de síntesis para nuevos compuestos.

En un futuro, la ingeniería metabólica podría ser un fuerte rival para la síntesis química, llegando incluso a sustituirla.

BIBLIOGRAFÍA

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