China – Mediante la combinación del “chassis” de una microalga productora de aceite con genes de una planta Cuphea, los científicos del Single-Cell Center, Qingdao Institute of BioEnergy and Bioprocess Technology (QIBEBT) of the Chinese Academy of Sciences (CAS), pueden convertir a la alga en una fábrica de células microbianas que pueden producir diferentes aceites con múltiples propiedades.
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 de carbono puede afectar las propiedades físicas del ácido graso y, por lo tanto, las propiedades del aceite.
Ahora los investigadores pueden programar la “fábrica” de algas mediante el “diseño” de las microalgas para producir ácidos grasos de diferentes longitudes.
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 muy rígidamente específica para una especie determinada.
Por lo general, un tipo de microalgas serían excelentes candidatas 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, llamado ácido graso sintasa (FAS). La longitud de la cadena de estos ácidos grasos está determinada a su vez 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.
“Esto está lejos de ser ideal como una fábrica de células de productos flexibles para ofrecer la plétora de longitudes de cadena necesarias a voluntad de varios ácidos grasos de relevancia industrial, debido a que tendría que cambiar constantemente las especies que producen” manifestó Wang Qintao, investigador de Single-Cell Center, primer autor del estudio.
Sin embargo, el equipo de investigación descubrió que la microalga Nannochloropsis oceanica (N. oceanica) tenía una vía enzimática TE que puede cambiar 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 los científicos agregaron los genes para una vía enzimática TE similar a la de la planta Cuphea, una que es buena para mejorar la producción de ácidos grasos con longitudes medias.
Los ingenieros de proteínas dirigidos por Feng Yanbin y Xue Song, de la Dalian University of Technology, ajustaron las enzimas para que se puedan producir ácidos grasos de diferente longitud de cadena.
Mediante la combinación de 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, dentro de la “fábrica” N. oceanica.
Los investigadores esperan que este marco básico acelere ahora el desarrollo de aceites diseñados en base a las necesidades, de varias longitudes de cadena de ácidos grasos dentro de otras especies de Nannochloropsis y otras microalgas oleaginosas.
“Al convertir directamente el CO2, la luz solar y el agua de mar en aceites diseñados, estas fábricas de células de microalgas son carbono negativas, por lo que cultivarlas a gran escala puede ayudar a salvar nuestro planeta del calentamiento global” añadió Xu Jian, director del Single-Cell Center y autor principal del estudio.
Género Cuphea
El género de plantas Cuphea es el hogar de muchas especies vegetales conocidas por su capacidad para la producción de aceites, de interés como fuente de producción de triglicéridos de cadena media.
Referencia:
Qintao Wang, Yanbin Feng, Yandu Lu, Yi Xin, Chen Shen, Li Wei, Yuxue Liu, Nana Lv, Xuefeng Du, Wenqiang Zhu, Byeong-ryool Jeong, Song Xue, Jian Xu. Manipulating fatty-acid profile at unit chain-length resolution in the model industrial oleaginous microalgae Nannochloropsis, Metabolic Engineering, 2021, ISSN 1096-7176,
https://doi.org/10.1016/j.ymben.2021.03.015.
