Utilizando la evolución como principio rector, los investigadores han diseñado con éxito híbridos de bacterias y levaduras para realizar la asimilación fotosintética de carbono, producir energía celular y cultivar levaduras sin materias primas de carbono tradicionales como la glucosa o el glicerol. Al diseñar cianobacterias fotosintéticas para que vivan simbióticamente dentro de células de levadura, los híbridos de bacterias y levaduras pueden producir importantes hidrocarburos, energía no basada en petróleo, otras aplicaciones de biología sintética y nuevas biomoléculas para estudios experimentales de la evolución.
“Todas las células que tienen un núcleo también contienen diferentes tipos de orgánulos, como mitocondrias y cloroplastos, que realizan funciones específicas y tienen su propio ADN”, dijo el profesor Angad Mehta, quien dirigió el proyecto de Química de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. todo. Equipo de investigación de Illinois. “Los investigadores han teorizado durante mucho tiempo que las formas de vida complejas comenzaron cuando un tipo de célula se unió a otra en un proceso conocido como endosimbiosis”.
En un estudio anterior, el equipo de Mehta demostró que las quimeras o endosimbiontes de cianobacterias y levaduras cultivadas en laboratorio podrían proporcionar a la levadura ATP producido fotosintéticamente, pero no azúcares. En el nuevo estudio, el equipo diseñó cianobacterias para descomponer el azúcar y liberar glucosa, luego las combinó con células de levadura para crear quimeras que podrían crecer en presencia de CO.2utilizando azúcar y energía producida por bacterias.
Los resultados del estudio han sido publicados en la revista Comunicaciones de la naturaleza.
Armado con la capacidad de transformar un organismo no fotosintético en una forma de vida quimérica fotosintética, el equipo centró su investigación en determinar cómo utilizar estas quimeras para diseñar mediante bioingeniería nuevas vías metabólicas que puedan producir productos valiosos como el limoneno, un compuesto simple. compuesto hidrocarbonado encontrado. En cítricos, en condiciones fotosintéticas.
“El limoneno es una molécula relativamente simple pero importante con un gran mercado”, dijo Mehta, del Instituto Carl R. Voss de Biología Genómica. “Este estudio de prueba de concepto nos muestra que podemos diseñar vías en nuestros híbridos para producir limoneno fotosintéticamente, que pertenece a una clase de moléculas llamadas terpenoides, que son combustible, anticancerígenos y antiinflamatorios. También son precursores de muchos compuestos de alto valor como Mellaril.”
Mehta dijo que sus objetivos para esta línea de investigación son determinar si su método puede producir compuestos más complejos, como combustibles y productos farmacéuticos, y, de ser así, hacer que el proceso sea comercializable.
“Creo que sería increíble llegar al punto en el que podamos estar seguros de que cada partícula de carbono en un compuesto de alto valor proviene de CO.2dijo Mehta. “Esta podría ser una forma de reciclar CO.2 Desperdicio en el futuro.”
El equipo también dijo que en su búsqueda por comprender y perfeccionar el sistema endosibiótico para avanzar en la biotecnología, también responderán muchas preguntas evolutivas fundamentales a lo largo del camino. “Sucederá, lo pretendamos o no”, dijo Mehta. “Siempre estamos buscando cómo nuestro trabajo podría responder algunos de los misterios detrás de la evolución de la vida. En mi opinión, la mejor manera de diseñar sistemas endosimbióticos es recrear el proceso de evolución en el laboratorio. Biología Encontrar algunas respuestas a la Las preguntas más importantes surgirán de forma natural”.
Los investigadores de Illinois Yang Li Gao, Jason Cournoyer, Bidhan D., Katherine Wallace, Alexander Ulanov y Michael LaFrano también participaron en el estudio. Los Institutos Nacionales de Salud apoyaron esta investigación.
