Programación de la "fábrica de células" de algas para producir varios aceites

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La longitud de las moléculas de ácidos grasos se puede ajustar a voluntad, dicen los investigadores, al igual que el garrote dorado de Monkey King. Crédito: LIU Yang y WANG Qintao

BAl combinar el "chasis" de una microalga productora de aceite con genes de una planta Cuphea, los científicos pueden convertir las algas en una "fábrica de células" microbianas que pueden producir varios aceites con diferentes propiedades.

Esta investigación proviene del Single-Cell Center, Instituto de Bioenergía y Tecnología de Bioprocesos de Qingdao (QIBEBT) de la Academia China de Ciencias (CAS). El estudio fue publicado en Ingeniería metabólica en abril 3.

Los aceites están compuestos por ácidos grasos y los ácidos grasos están compuestos en parte por cadenas de átomos de carbono. La longitud de estas cadenas de carbono puede afectar las propiedades físicas del ácido graso y, por lo tanto, las propiedades del aceite. Los investigadores han aprendido a programar la "fábrica" ​​de algas diseñando las algas para producir ácidos grasos de diferentes longitudes.

Fábricas de células

Las microalgas oleaginosas suelen ser candidatas atractivas como "fábricas de células" debido a sus rápidas tasas de reproducción y su capacidad para producir grandes volúmenes de ácidos grasos. Pero la longitud de la cadena de los ácidos grasos producidos por estas fábricas fotosintéticas autorreplicantes es rígidamente específica para una especie determinada. Por lo general, un tipo de microalgas sería excelente para producir ácidos grasos de algunas longitudes, pero no de otras.

En las microalgas, los ácidos grasos son sintetizados por un tipo particular de enzima, llamada ácido graso sintasao FAS. Y la longitud de la cadena de estos ácidos grasos está determinada por la acción de otro tipo de enzima, llamada tioesterasa Acil-ACP, o simplemente TE. Los diferentes tipos de TE de diferentes especies se especializan en diferentes longitudes de cadena.

nanno cuphea

Izquierda: Nannochloropsis oceanica, Derecha: Planta Cuphea. Al combinar las enzimas de Nannochloropsis oceanica con las de una planta Cuphea, los científicos demostraron que era posible hacer subir y bajar la cadena de ácidos grasos en un amplio rango de longitudes deseadas. Cortesía de Isaaa.org, wikipedia

“Esto está lejos de ser ideal como una fábrica de células de producto flexible para ofrecer la plétora de longitudes de cadena necesarias a voluntad para varios ácidos grasos de relevancia industrial. Tendría que cambiar constantemente las especies que producen ”, dijo Wang Qintao, investigador del Single-Cell Center, primer autor del estudio.

Sin embargo, el equipo de investigación descubrió que las microalgas Nanocloropsis oceanica (N. oceanica) tenía una vía enzimática TE que puede variar la longitud de la cadena para producir tres variaciones en algunos de los ácidos grasos más largos, pero no puede variar la longitud de la cadena para producir múltiples ácidos grasos de longitud media.

Entonces, agregaron los genes para una vía enzimática TE similar de una planta Cuphea, una que era buena para impulsar la producción de ácidos grasos con esas cadenas de longitud media. Los ingenieros de proteínas dirigidos por Feng Yanbin y Xue Song, ahora en la Universidad Tecnológica de Dalian, ajustaron las enzimas para que se puedan producir ácidos grasos de diferente longitud de cadena. El género Cuphea es el hogar de muchas especies de plantas también conocidas por su capacidad de producción de aceite.

Variando la longitud de la cadena de ácidos grasos para aceites de diseño

Al combinar las enzimas, el equipo demostró que era posible mover la cadena de ácidos grasos hacia arriba y hacia abajo en una amplia gama de longitudes deseadas, y dentro de los límites norte oceánica "fábrica."

Esperan que este marco básico acelere ahora el desarrollo de aceites de diseño de varias longitudes de cadena de ácidos grasos dentro de otras especies de Nanocloropsis y otras microalgas oleaginosas.

“Al convertir directamente el CO₂, la luz solar y el agua de mar en aceites de diseño, estas fábricas de células de microalgas son carbono negativas. Por lo tanto, cultivarlos a gran escala puede ayudar a salvar nuestro planeta del calentamiento global ”, agregó Xu Jian, director del Single-Cell Center y autor principal del estudio.

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