Biología sintética aplicada a la fabricación de la cerveza: enchufando y desenchufando genes para mejorar la producción

Dibujo20090520_Increasing_Activity_Promoter_Library_For_Lac_SubstitutionLas herramientas CAD (diseño asistido por computador) son utilizadas por los ingenieros para diseñar cualquier cosa, desde un palo de golf a un avión. Hoy podemos fabricar cualquier cosa diseñada en un ordenador. Los biólogos sintéticos pronto podrán hacer lo mismo. Diseñar una compleja red de genes en el ordenador y «fabricarla» (sintetizarla) en un organismo vivo, como una levadura. Enchufar y desenchufar genes a conveniencia y con parámetros a gusto del diseñador. El sueño de los biotecnólogos dedicados a la biólogía sintética. Jim Collins y sus colegas han demostrado cómo diseñar eficientemente redes sintéticas de genes para el control de procesos industriales mediados por levaduras, como la floculación de la levadura de la cerveza (proceso similar al que vemos en un bote de aceitunas por el cual se forma una capa de levaduras en la superficie del líquido dentro del bote). Han generado una librería de promotores con «actividad» variable (medida in vivo como la expresión cierto gen marcador). Si el diseño por ordenador de una red génica óptima requiere un promotor concreto, basta buscarlo en dicha librería. Un circuito electrónico complejo se diseña a base de pequeños módulos funcionales. Los autores creen que pueden implementar «casi» cualquier circuito génico utilizando sus promotores como «biobloques» (biobricks). Para ilustrar la potencia de sus técnicas de biología sintética han demostrado experimentalmente como regular la floculación de la levadura de la cerveza un proceso de gran importancia industrial (en cerveceras, claro). Nos lo cuentan Matthew R. Bennett, Jeff Hasty, «Overpowering the component problem,» News & Views, Nature Biotechnology 27: 450-451, 5 may 2009 . El artículo técnico es Tom Ellis, Xiao Wang, James J Collins, «Diversity-based, model-guided construction of synthetic gene networks with predicted functions,» Nature Biotechnology 27: 465-471, 5 may 2009 .

Dibujo20090520_Controlling_timing_yeast_sedimentation_by_predictable_gene_network

La biología sintética promete revolucionar la biotecnología mediante la aplicación de los principios del diseño CAD en ingeniería a los sistemas biológicos. En menos de una década este reciente campo ha logrado incorporarse al desarrollo de medicamentos y a la biofabricación de alimentos. El futuro de la biología sintética será el desarrollo de bancos de genes «artificiales» (sintéticos) con propiedades a medida, de tal forma que si es necesario usar un gen con cierta actividad concreta sólo sea necesario buscarlo en dicha librería e insertarlo en el ADN destino. ¿Se puede hacer? Collins y su grupo nos han mostrado no sólo que es posible sino que está al alcance de la biotecnología actual. Lo han demostrado (proof of concept) en un organismo patrón, la levadura de la cerveza (Saccharomyces cerevisiae), y con un gen «patrón», el promotor del operón lac. No quiero destacar los detalles técnicos de este ejemplo concreto (de gran importancia industrial), sino su gran importancia como «prueba de concepto.» Diseñar in silico con garantías de éxito in vivo es un paso enorme en biología sintética y en biología en general.

Imagina un plug & play biológico. Añadir un gen que haga lo que queramos tan fácil como enchufar un lápiz de memoria en un ordenador y que se monte automáticamente. Fabricar un proceso bioindustrial a medida. Difícil imaginar lo que se podrá hacer dentro de una década.



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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 20 mayo, 2009
Categoría(s): ✓ Bioquímica • Ciencia • Noticias • Science
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