Elaboración de productos químicos de alto valor con levaduras alimentadas por nanopartículas que aprovechan la luz

Una nueva cepa de levadura programable genéticamente y alimentada con nanopartículas de recogen la luz puede, de acuerdo con un nuevo informe, biofabricar productos químicos de alto valor a partir de fuentes de carbono sencillas y renovables.

Este híbrido semiconductor-microbio supera una limitación fundamental en los sistemas bioinorgánicos y crea una nueva base para el futuro diseño de microbios biohíbridos capaces de llevar a cabo, con mayor complejidad y funcionalidad, procesos de biofabricación adaptables y de elevada eficiencia. Los microorganismos, como bacterias u hongos, se utilizan habitualmente en la biofabricación industrial, en gran parte debido a su rápida proliferación y a su capacidad para convertir las fuentes de carbono en una gama de productos químicos diferentes mediante la modificación genética de sus procesos metabólicos.

Los sistemas biohíbridos, que combinan las capacidades de captación de luz de los sistemas inorgánicos con las capacidades biosintéticas de las células vivas, constituyen un prometedor método para producir productos químicos de alto valor. Los sistemas híbridos microbianos actualmente existentes son limitados y se basan en gran medida en bacterias autótrofas, que por lo general se limitan a producir una gama limitada de productos químicos simples, en comparación con la mayor flexibilidad de los microbios heterótrofos.

A diferencia de las bacterias autótrofas, que obtienen su energía a través de fuentes inorgánicas como el sol, los heterótrofos requieren fuentes orgánicas de "combustible" basadas en carbono, como el azúcar, para regenerar el NADPH celular, una coenzima que impulsa los procesos metabólicos. Este requisito ha supuesto un permanente desafío hacia el desarrollo de fábricas celulares eficientes. Junling Guo y sus colegas presentan una plataforma híbrida bioinorgánica de gran modularidad basada en Saccharomyces cerevisiae, la levadura de panadería.

Además de hacer subir el pan y de fermentar la cerveza, S. cerevisiae es una especie muy utilizada en biofabricación. En este estudio, Guo et al. desarrollaron una cepa de levadura modificada genéticamente y la recubrieron con semiconductores inorgánicos de nanopartículas. El sistema bioinorgánico de levadura extrae energía luminosa que absorben las nanopartículas sensibles a la luz, que es transferida a la célula viva y utilizada para regenerar el NADPH necesario para las reacciones biosintéticas. (Fuente: AAAS)