Introduciendo el Boro a la Biología Sintética

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Credit: David Chen and Yan Liang (BeautyOfScience.com)

Frances Arnold y su equipo del Caltech (Instituto de Tecnología de California) han creado una bacteria que, por primera vez, sintetiza compuestos químicos que contienen enlaces Boro-Carbono.

Antes, este tipo de compuestos se sintetizaban en laboratorio, y no podían ser producidos por ninguna forma de vida conocida.

El descubrimiento es parte de una nueva ola de biología sintética, en la que organismos son usados para sintetizar compuestos químicos necesarios para numerosas industrias, como la farmacéutica o la agrícola entre otras, y que potencialmente podrían llevar a la producción de dichos compuestos de maneras más económicas, y menos dañinas para el medio ambiente.

El boro en específico, cuya obtención proviene principalmente del mineral borax, es esencial como nutriente de plantas, por lo que es común su uso en fertilizantes.

Según Arnold: “Le hemos dado a la vida un nuevo bloque de construcción, que no tenía antes. Esto es sólo el comienzo. Hemos abierto un nuevo espacio para explorar por la biología, un espacio que incluye productos útiles inventados por los humanos.”

Para conseguir que la bacteria produzca estos enlaces B-C, los científicos usaron un método, desarrollado por Arnold en los principios de los 90, llamado evolución dirigida, en el cual las enzimas son desarrolladas en laboratorio para que realicen las funciones deseadas.

El equipo empezó con una variante de la proteína citocromo c encontrada en bacterias de aguas termales de Islandia. Mutaron el DNA que codifica la proteína, y pusieron las secuencias de DNA mutado en miles de bacterias para ver si la bacteria resultante podía crear el enlace deseado. El DNA de las proteínas mutadas satisfactoriamente era mutado de nuevo, y el ciclo era repetido hasta que las bacterias fueran capaces de formar los enlaces B-C con bastante facilidad y eficiencia.

Los investigadores hicieron seis versiones de estas proteínas, cada una con distintas predilecciones para sintetizar varios tipos de moléculas con enlaces B-C. Las bacterias resultantes eran capaces de sintetizar los productos de una manera hasta 400 veces más productiva que los métodos clásicos usados para la misma reacción.

Según Jennifer Kan, del equipo del Caltech, el DNA es como un software que los investigadores pueden reescribir. En la química tradicional tienes que resintetizar por completo un catalizador si quieres hacer algo nuevo, pero podemos hacer esto simplemente alterando el DNA de las bacterias.

Tal y como nos cuenta Kan: “El Boro es uno de los héroes olvidados de la química. No es un elemento sobre el que escuchemos todos los días, pero su contribución a la química es tremenda. Estamos muy emocionados de añadir este elemento a la caja de herramientas de la biología sintética por primera vez.”

Para más información:

Kan, S. B. Jennifer and Huang, Xiongyi and Gumulya, Yosephine and Chen, Kai and Arnold, Frances H. (2017) Genetically programmed chiral organoborane synthesis. Nature . ISSN 0028-0836

 

 

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