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Bacterial factories

16 julio, 2020
16 julio, 2020 Agrobioteg

Bacterial factories: ¡Las bacterias que producen seda, se van al espacio!

Desde hace miles de años, los humanos han utilizado las sedas de insectos para su propio beneficio y comodidad. El ejemplo más famoso es el uso de gusanos de seda para producir textiles y, por otro lado, las arañas son excelentes productoras de este material; el que incluso, se llega a mencionar, es más resistente que el acero. 

Sin embargo, a pesar de las propiedades tan prometedoras de su seda, las arañas no se han domesticado para aplicaciones a gran escala. Esto se debe a que su crianza resulta compleja debido a su naturaleza altamente territorial y en algunas ocasiones presentan conductas caníbales. Si se produce en cantidades suficientes, la seda de araña podría usarse para una variedad de aplicaciones, desde tela a prueba de balas hasta suturas quirúrgicas.

Dicho lo anterior, la aplicación comercial de la seda de araña presenta grandes retos cuando se habla de volúmenes industriales. Por ello, diversos grupos de investigación han propuesto brillantes alternativas para imitar este material; sin embargo, se han encontrado con que el reto no solo implica copiar su estructura molecular si no replicar las propiedades de la misma. Se han desarrollado investigaciones para producir, de manera recombinante (utilizando otros organismos), sedas de araña o contratipos de la misma en varios huéspedes de expresión (organismos que puedan producir el material).

Una de las investigaciones más relevantes que ha abordado esta problemática es la realizada por investigadores de la Universidad de Washington, en St. Louis; en donde no solo buscan producir materiales como la seda de araña, sino que también desean mejorarlos mediante el uso de microorganismos. Los investigadores explican que parte del problema es que las proteínas de seda de araña están codificadas por secuencias de ADN muy largas y muy repetitivas. Las arañas han desarrollado formas de mantener estas secuencias en su genoma y, cuando los científicos colocan este tipo de ADN en otros organismos, los genes son muy inestables y, a menudo, son cortados o alterados por la maquinaria celular del huésped.

Para superar esa barrera, el equipo introdujo genes en las bacterias que codificaron dos piezas de la proteína de seda de araña, cada una delimitada por una secuencia llamada inteína. Las inteínas son secuencias de proteínas de origen natural que, en este caso, funcionan como pegamento: dos inteínas en diferentes fragmentos de proteínas pueden unirse y luego cortarse para producir una proteína intacta. Después de introducir los genes, los investigadores extrajeron los pedazos cortos de proteína de seda de araña. La mezcla de los fragmentos hizo que se unieran a través del “pegamento” que luego se cortó para producir la proteína de longitud completa. Cuando se hilaba en fibras, la seda de araña producida por bacterias tenía todas las propiedades de la seda de araña natural, incluida una resistencia, tenacidad y la capacidad de estiramiento excepcionales.

Los investigadores pueden producir varias proteínas repetitivas simplemente cambiando el ADN de la seda de araña y colocando otras secuencias en bacterias.; por ejemplo, utilizaron esta técnica para hacer una proteína, a partir de mejillones, que se adhiere fuertemente a las superficies. La proteína podría, algún día, aplicarse como un adhesivo subacuático. Ahora, el equipo de investigadores está trabajando en simplificar el proceso para que la reacción de unión de proteínas pueda ocurrir dentro de las bacterias para mejorar la eficiencia y el rendimiento.

Además de las aplicaciones aquí en la Tierra, el sistema de producción de proteínas bacterianas podría ser útil durante las misiones espaciales. La NASA es uno de los patrocinadores de esa investigación y están interesados ​​en el uso de microorganismos como biofabricas de materiales. Actualmente se están desarrollando tecnologías en las que se puede convertir el dióxido de carbono en carbohidratos que podrían usarse como alimento para las bacterias empleadas en esta investigación. De esa manera, los astronautas podrían producir estos materiales basados ​​en proteínas en el espacio sin el uso de una gran cantidad de materias primas.

La aplicación de microorganismos para la optimización de procesos de síntesis de materiales ha significado un notable avance tecnológico. Algo que, hasta hace algunos años parecía imposible, hoy en día es una realidad auspiciada por la biotecnología.

Si eres investigador, emprendedor o simplemente te apasiona la ciencia y tienes algún proyecto o idea que te gustaría llevar al siguiente nivel, contáctanos, en Agrobioteg te estamos buscando.


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