Una investigadora de la UNAM identificó el sistema que hace posible a una bacteria del suelo elegir las fuentes de carbono para convertirlos en polímeros
Teorema Ambiental/Redacción
La doctora en ciencias Elva Yadira Quiroz Rocha, investigadora residente en el Centro de Ciencias Genómicas de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), identificó el sistema que permite a la bacteria Azotobacter vinelandii —presente en suelos y raíces de plantas— multiplicar por diez su capacidad para producir dos tipos de plásticos biodegradables o biopolímeros, de extraordinaria pureza y nulo impacto ambiental.
Con su investigación, Quiroz Rocha identificó el sistema que hace posible a la bacteria Azotobacter vinelandii elegir las fuentes de carbono (alimento) que posteriormente convertirá en dos tipos de polímeros —alginato y poli-β-hidroxibutirato (PHB)—, ambos de interés biotecnológico por su gran potencial de aplicación en diversos campos, así como su capacidad para ser degradados por la misma bacteria que los produce.
Esta investigación fue parte de su tesis doctoral en el Instituto de Biotecnología (IBt) de la UNAM.
De acuerdo con la doctora Quiroz Rocha, el mayor beneficio al lograr que alguna bacteria produzca polímeros en cantidades suficientes radica en la posibilidad de que, a largo plazo, se reemplacen los plásticos derivados del petróleo, ya que las bacterias se encargan de degradarlo al usarlo como fuente de carbono, en un proceso que tardaría entre tres y seis meses.
Otro de los grandes beneficios para este tipo de polímeros tiene que ver con su pureza, ya que ello les da el potencial necesario para aplicaciones médicas debido a que los polímeros altamente puros pueden ser utilizados para la generación de prótesis, que ya se ha documentado, no generan una respuesta tóxica en el organismo de los huéspedes.
En el caso particular del alginato, se está probando la introducción de células vivas para terapias celulares y una aplicación potencial similar es el encapsulamiento de sustancias, por ejemplo, para optimizar la quimioterapia, ya que encapsular la sustancia permitiría dirigirla directamente a las zonas donde es necesaria, sin dañar tanto otras células del cuerpo.
La investigadora indicó que debido a su estilo de vida libre, Azotobacter prefiere alimentarse de compuestos muy simples como el acetato (vinagre común), pero los recursos que le proporciona este compuesto no le alcanzan para producir grandes cantidades de polímero. Por eso en el laboratorio se le proporcionan otras fuentes de carbono como glucosa o sacarosa (azúcar), ya que estas permiten que la bacteria logre sintetizar mayor cantidad de polímeros; sin embargo, estos azúcares no son su “comida favorita”.
El primer hallazgo que arrojó el trabajo fue la identificación de unos reguladores moleculares, llamados CbrA/CbrB, los cuales dan a la bacteria la capacidad de detectar las fuentes de carbono presentes en el medio y decidir cuál de ellas consumirá primero (proceso conocido como represión catabólica por carbono). La falta de estos reguladores en la bacteria impide la producción de un transportador necesario para que la bacteria pueda internalizar la glucosa.
Otro de los hallazgos importantes fue que en la cepa GG15 (cepa modificada genéticamente), la ausencia del sistema CbrA/CbrB es responsable del aumento en la síntesis del polisacárido alginato, lo cual indicó que este sistema no solo tiene la capacidad de jerarquizar la asimilación del alimento de la bacteria, sino que además regula las vías metabólicas por las cuales se producen el alginato y el PHB.
