Nueva estrategia para producir gasolina mediante ingeniería metabólica microbiana
Un equipo de investigación, dirigido por el distinguido profesor Sang Yup Lee, del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular en el Instituto Superior Coreano de Ciencia y Tecnología (KAIST), ha desarrollo una nueva estrategia para la producción de gasolina microbiana a través de ingeniería metabólica de Escherichia coli (E. coli), un avance que publica la revista 'Nature' en la edición de este domingo.
En el documento, titulado "Producción microbiana de los alcanos de cadena corta", los científicos explican cómo diseñaron el metabolismo de ácidos grasos para proporcionar los derivados de ácidos grasos que son más cortos que los metabolitos de ácidos grasos intracelulares normales, introduciendo una nueva ruta sintética para la biosíntesis de alcanos de cadena corta.
Esto permitió el desarrollo de la plataforma de la cepa de E. coli capaz de producir gasolina por primera vez. Además, la plataforma de esta cepa, si se desea, puede ser modificada para producir otros productos, como ésteres grasos de cadena corta y alcoholes grasos de cadena corta.
Durante décadas, se ha confiado en los recursos fósiles para producir combustibles líquidos como la gasolina, el diésel y muchos productos químicos industriales y de consumo para el uso diario. Sin embargo, el aumento de las tensiones en los recursos naturales, así como problemas ambientales como el calentamiento global han provocado un gran interés en el desarrollo de formas sostenibles de obtener combustibles y productos químicos.
La gasolina, el producto derivado del petróleo que es el más ampliamente utilizado como un combustible para el transporte, es una mezcla de hidrocarburos, aditivos y agentes de mezcla. Los hidrocarburos, llamados alcanos, consisten sólo en átomos de carbono e hidrógeno. La gasolina tiene una combinación de alcanos de cadena lineal y cadena ramificada (hidrocarburos) que se componen de 4-12 átomos de carbono unidos por enlaces directos carbono-carbono.
Anteriormente, a través de ingeniería metabólica de E. coli, se produjeron algunos resultados de la investigación sobre la producción de alcanos de cadena larga, que constan de 13-17 átomos de carbono, adecuados para la sustitución de diésel. Sin embargo, no se ha informado hasta ahora de la producción microbiana de alcanos de cadena corta, un posible sustituto de la gasolina.
En este trabajo, los investigadores coreanos describen estrategias detalladas para la detección de las enzimas asociadas con la producción de ácidos grasos, la ingeniería de enzimas y rutas biosintéticas de ácidos grasos para concentrar el flujo de carbono hacia la producción de ácidos grasos de cadena corta y la conversión de los ácidos grasos de cadena corta a sus correspondientes alcanos (gasolina mediante la introducción de una nueva vía sintética y la optimización de las condiciones de cultivo.
Por otra parte, el equipo de investigación mostró la posibilidad de producir ésteres grasos y alcoholes mediante la introducción de las enzimas responsables en la misma plataforma de la cepa. "Es sólo el comienzo de las investigaciones para la producción sostenible de la gasolina. Actualmente estamos trabajando en aumentar el rendimiento y la productividad de biogasolina", explicó Sang Yup Lee.
"Nos complace informar de la producción de gasolina a través de ingeniería metabólica de E. coli, que esperamos sirva de base para la ingeniería metabólica de microorganismos con el fin de producir combustibles y productos químicos a partir de recursos renovables", concluyó el director de la investigación.
