Los científicos insertan el camino metabólico para la fijación del carbono y la producción de azúcar en la bacteria de Escherichia Coli

Toda la vida en el planeta confía, de un modo u otro, en un proceso llamado fijación del carbono: la capacidad de instalaciones, de algas y de ciertas bacterias “de bombear” el dióxido de carbono (CO2) del ambiente, de agregar energía solar u otra y de girarla en los azúcares que son el punto de partida requerido necesitó para los procesos de la vida. En la cima de la cadena alimentaria están diversos organismos (algunos de los cuales piensan, equivocadamente, que son “más avanzados”) ese uso los medios opuestos de la supervivencia: comen los azúcares (hechos por las plantas y los microorganismos fotosintéticos) y después liberan el dióxido de carbono en la atmósfera. Este los medios del incremento se llaman “heterotrophism.” Los seres humanos son, por supuesto, heterotrophs en el sentido biológico porque la comida que consumen origina de los procesos de fijación del carbono de productores no humanos.

¿Es posible “reprograma” un organismo que se encuentre más alto en la cadena alimentaria, que consume el azúcar y libera el dióxido de carbono, de modo que consuma el dióxido de carbono del ambiente y produzca los azúcares necesita construir su masa de la carrocería? Eso es apenas lo que lo hizo un grupo del instituto de Weizmann de los investigadores de la ciencia recientemente. El Dr. Niv Antonovsky, que llevó esta investigación en laboratorio de profesor Ron Milo en la instalación del instituto y el departamento de las ciencias ambientales, dice que la capacidad de perfeccionar la fijación del carbono es crucial para que nuestra capacidad haga frente a los retos futuros, tales como la necesidad de suministrar la comida a una población en crecimiento en recursos de tierra que encoge mientras que usa menos combustible fósil.

Los científicos del instituto subieron a este reto insertando el camino metabólico para la fijación y la producción de azúcar (el supuesto ciclo del carbono de Calvin) en la bacteria Escherichia Coli, un organismo sabido del “consumidor” que come el azúcar y libera el dióxido de carbono.

El camino metabólico para la fijación del carbono es bien sabido, y Milo y su grupo contados eso, con la formulación de planes apropiada, podrían sujetar los genes que contienen la información para construirla en el genoma de la bacteria. Con todo la enzima principal usada en instalaciones para reparar el carbono, RuBisCO, utiliza como substrato para la reacción de la fijación del CO2 un metabilito que sea tóxico para las células bacterianas. Así el diseño tuvo que incluir exacto la regulación de los niveles de la expresión de los diversos genes a través de este camino de varias fases.

De una manera el plan bien pensado de las personas era un éxito rotundo: Las bacterias produjeron de hecho las enzimas de la fijación del carbono, y éstas eran funcionales. Pero la maquinaria, en conjunto, “no entregó las mercancías.” Aunque la maquinaria de la fijación del carbono fue expresada, las bacterias no pudieron utilizar el CO2 para la síntesis del azúcar, confiando en lugar de otro en un abastecimiento externo de azúcar. “Por supuesto, nos ocupábamos de un organismo que se ha desarrollado sobre millones de años para comer el azúcar, no CO2,” dice Antonovsky. “Giramos tan a la evolución para ayudarnos a crear el sistema que pensamos.”

Antonovsky, el Milo y las personas, incluyendo Shmuel Gleizer, Arren Barra-Uniforme, Yehudit Zohar, Elad Herz y otros, los tanques diseñados siguientes llamaron los “chemostats,” en cuáles crecieron las bacterias, gradualmente dándolas un [email protected] codazo en desarrollar un apetito para el CO2. Inicialmente, junto con burbujas suficientes del CO2, las bacterias en los tanques fueron ofrecidas una gran cantidad de piruvato, que es una fuente de energía, así como suficiente azúcar a sobrevivir pelado. Así, cambiando las condiciones de su ambiente y esfuerzo las, los científicos forzaron las bacterias a aprender, por la adaptación y el revelado, utilizar el material más abundante en su ambiente. Un mes pasó, y las cosas seguían siendo bastante estáticas. Las bacterias parecían no “consiguen la indirecta.” Pero aproximadamente un mes y medio, algunas bacterias mostraron signos de hacer más que “apenas sobreviviendo.” Por el tercer mes los científicos podían destetar las bacterias desarrolladas del azúcar y aumentarlas en el CO2 y el piruvato solamente. La etiqueta del isótopo de las moléculas del dióxido de carbono reveló que las bacterias utilizaban de hecho el CO2 para crear una parte significativa de su masa de la carrocería, incluyendo todos los azúcares necesarios para hacer la célula.

Cuando los científicos ordenaron los genomas de las bacterias desarrolladas, encontraron muchos cambios dispersados en los cromosomas bacterianos. “Eran totalmente diferente de lo que habíamos predicho,” dicen el Milo. “Nos tardó dos años de trabajo duro para entender cuáles de éstos son esenciales y desenredar “la lógica” implicada en su evolución.” Relanzar el experimento (y otra vez esperar meses) dieron a científicos las pistas esenciales para determinar las mutaciones necesarias para cambiar la dieta de Escherichia Coli a partir de la una basada en el azúcar a uno usando el dióxido de carbono.

Milo: “La capacidad de programar o de reengineer Escherichia Coli para reparar el carbono podía dar a investigadores una nueva caja de herramientas para estudiar y perfeccionar este proceso básico.” Aunque las bacterias liberen actualmente el CO2 nuevamente dentro de la atmósfera, las personas preven que en el futuro sus discernimientos se pudieron aplicar a crear los microorganismos que empapan hacia arriba el CO2 atmosférico y lo convierten en energía salvada o a lograr cosechas con caminos de la fijación del carbono, dando por resultado rendimientos más altos y una mejor adaptación a la humanidad que introduce.

Source:

Weizmann Institute of Science