Para hacer que las microalgas produzcan el biodesel de una forma “brutal” los ingenieros genéticos han probado varias estrategias. La primera y más obvia es que la alga produzca una gran cantidad de enzima del paso clave de síntesis – la transformación de acetil CoA en malonil CoA, el primer intermediario de la ruta. Veamos la figura:

Metabolismo de ácidos grasos. Se muestra el paso clave de la ruta en el círculo rojo - la conversión de acetil CoA en el malonil CoA

Metabolismo de ácidos grasos. Se muestra el paso clave de la ruta en el círculo rojo – la conversión de acetil CoA en el malonil CoA

En el metabolismo de cualquier célula la molécula de acetil CoA tiene numerosas funciones, las cuales se resumen basicamente en unirse u una molécula dada y “activarla”, o lo que es lo mismo, hacer que un enzima puede trabajar sobre ella. En el metabolismo de ácidos grasos la función de acetil CoA es fundamental, sobre ella se monta el esqueleto carbonatado de las moléculas de ácidos grasos. Por lo tanto el paso clave de esta ruta es el reclutamiento de acetl CoA y su conversión en la primera molécula de la ruta – el malonil CoA, con la ayuda de la enzima llamada ACC. Si a través de las técnicas de la ingeniería genética conseguimos aumentar la cantidad de la enzima ACC, ésta compitira con otras enzimas de la célula, robando el acetil CoA disponible a ellas, con lo cual al final tendríamos más ácidos grasos.  Esta modificación la podríamos realizar a través de agrobacterium, por ejemplo, uno de los vectores más usados para modificar plantas, y cada vez más usado para las microalgas. El vector llevaría el gen de ACC, que produciría la enzima extra, además la podría producir de una forma más eficiente si el vector lleva un “controlador de gen” un “promotor” adecuado. Pero no nos compliquemos.

El caso es que eso tan lógico y bonito como lo explicado arriba no funciona. ¿Por qué? Pues no se sabe bien. Puede que, el paso que se creía que era un paso clave en la síntesis, en realidad no lo es.

Otra estrategia estudiada, es disminuir el catabolismo, o sea la destrucción de los lípidos por parte de la célula. A pesar de su aparente sencillez, desactivación de ciertos genes, esta estrategia presenta sus inconvenientes. Recordemos que la síntesis de moléculas energéticas se da durante el día en presencia de luz solar y en condiciones de privación de nutrientes, y luego por la noche este almacén energético se emplea para funciones celulares de crecimiento y división. Entonces ocurre lo siguiente: al apagar las rutas catabólicasla célula dejaría de crecer, lo que influye negativamente en la producción total de los ácidos grasos, o sea células más pequeñas – menos ácidos grasos. En A.thaliana (modelo de estudio de los vegetales) la inactivación de las enzimas de acil-CoA sintasa peroxisomal (converte ácidos grasos en acil CoA) conlleva al aumento del contenido graso de la semilla, pero llegado un momento reprime el desarrollo del embrión. 

¿ Cuál sería el camino? Una estrategia que si parece funcionar es aumentar la eficiencia de fotosíntesis. Aumentar la fotosíntesis, aumenta a su vez el metabolismo total de la célula, ya que la célula dispone de más energía para producir moléculas. Además, cuando se trata de un cultivo industrial de células vegetales, contamos con el problema de que no podemos tener alta densidad de células, ya que las unas células roban luz a otras. Si se intenta solucionar este problema con altas intensidades de luz, surge otro problema – las maquinas fotosintéticas de las células se dañan. En cualquier caso, el rendimiento del cultivo se aleja del máximo.

Se puede aumentar el rendimiento de la fotosíntesis del cultivo entero con una estrategia un poco rara. Se trata de reducir el tamaño del complejo antena (complejo especializado en la recolección de la luz). Parece paradójico, pero la disminución del tamaño de complejos recolectores de luz funciona, y tiene su lógica: las células de la capa  superior dejan de sufrir la foto inhibición, y las de la capa más profunda al final reciben más luz. Los  resultados prácticos de estas suposiciones llegaron a partir de trabajos con el alga modelo de agua dulce  C. reinhardtii, incrementando en un 50% la eficiencia total de la fotosíntesis.

Existen más estrategias de ingeniería genética que permiten mejorar la producción de biodiesel en microalgas, yo solo representé algunas para dar una idea. Como veis todo es posible con el ingenio humano y comprensión de como funciona la naturaleza.

 

One Response to “Como convertir las microalgas factorías de biodiesel parte II”

  1. Danilo Hiromoto dice:

    What is the source of the image of fatty acid metabolism , which you published on May 4, 2013 and was titled: “Como convertir las microalgas factorías de biodiesel parte II”

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