EL MAGAZINE DE LA INDUSTRIA DEL PLÁSTICO

La bacteria golosa que fabrica y devora plástico

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La doctora en ciencias Elva Yadira Quiroz Rocha, investigadora del 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.

La investigadora 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-b-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.

La doctora explicó que el proyecto surgió cuando inició sus estudios de maestría en ciencias bioquímicas en el grupo de investigación de la doctora Cinthia Núñez en el IBT, quien le propuso estudiar una cepa de A. vinelandii modificada genéticamente (llamada GG15), la cual tenía la capacidad de producir hasta 10 veces más alginato en comparación con la cepa silvestre. Ante ello, se plantearon investigar el mecanismo de regulación de este proceso, con la finalidad de lograr escalar la producción del polímero a largo plazo.

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, proceso que tardaría entre tres y seis meses. Otros de los beneficios 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.

 

La dieta de la bacteria

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. Es por esta razón que en el laboratorio se le proporciona 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. 

 

La ruta que siguió la generación del conocimiento

El primer paso fue identificar la modificación génica que poseía la cepa GG15, a través de un proceso de secuenciación técnica en la cual se determina el orden de los nucleótidos que existen en el ADN extraído de la bacteria en cuestión para identificar mediante su comparación con bases de datos existentes los cambios que puede haber durante el cual la investigadora observó la interrupción del gen CbrA.

A través de la literatura científica y mediante experimentos de RT-PCR, la investigadora, comprobó que este gen forma parte de un sistema (CbrA/CbrB), el cual ya se había reportado que en otras bacterias influye en la asimilación de fuentes de carbono; sin embargo, hasta el momento no existía ninguna fuente que lo relacionara con la regulación de la síntesis de biopolímeros como el alginato y el PHB. Este transportador de glucosa es funcional y que su expresión depende del sistema CbrA/CbrB. Además de ello, la investigadora colocó un gen GluP de A. vinelandii dentro de otra bacteria (Eschericha coli) que era incapaz de consumir glucosa y gracias a ello observó que esta recuperaba su capacidad de consumir glucosa y su crecimiento.

*Fuente Conacyt

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