Joven mexicano desarrolla nuevos biocatalizadores
Por Armando Bonilla
Ciudad de México. 29 de junio de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- Generalmente la industria petrolera hace uso de catalizadores con base en metales de altos costos; en contraste, los biocatalizadores, al ser de origen biológico, representan un gasto mucho más bajo y con una huella ecológica menor, explicó Gustavo Pérez Ortiz, quien investiga la ruta metabólica de la rufomicina como inspiración para el desarrollo de nuevos biocatalizadores.
El joven es uno de los beneficiados de la beca otorgada por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología y la Secretaría de Energía (Conacyt-Sener) para el sector hidrocarburos. La Agencia Informativa Conacyt platicó en exclusiva con Pérez Ortiz, quien realiza sus estudios de doctorado en el King’s College London. Durante la plática explicó en qué consiste su proyecto y cuál es el grado de avance hasta el momento. Asimismo, detalló el impacto que podría tener dicho trabajo en la escena nacional.
El investigador explicó que, además de sus posibles aplicaciones en la salud, la molécula —rufomicina— tiene modificaciones químicas muy interesantes, por lo que están estudiando las enzimas que forman parte de su cadena biosintética con el objetivo de utilizar aquellas que pueden operar como biocatalizadores en la industria petrolera, "de hecho, esa es la razón por la cual la Sener nos aprobó el proyecto para obtener la beca".
Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿En qué consiste el proyecto?
Gustavo Pérez Ortiz (GPO): Estoy estudiando la biosíntesis de la rufomicina, que es un antibiótico producido por una bacteria llamada Streptomyces atratus, la cual se ha documentado podría ser efectiva para el tratamiento de la tuberculosis y que también se ha estudiado para revertir la resistencia de algunos tipos de cáncer a la quimioterapia.
Además de sus posibles aplicaciones en la salud, la molécula tiene muchas modificaciones químicas muy interesantes, ante ello nosotros estamos estudiando las enzimas que forman parte de su cadena biosintética con el objetivo de utilizar aquellas que pueden operar como biocatalizadores en la industria petrolera, de hecho esa es la razón por la cual la Sener nos aprobó el proyecto para obtener la beca.
AIC: ¿Cuándo arranca este proyecto?
GPO: La investigación comenzó hace poco más de un año y arrancó con el análisis del genoma de Streptomyces, durante el cual se identificaron los genes que forman parte de la ruta biosintética y, posteriormente, se hizo la predicción de la posible función de cada uno de los genes.
En este momento estamos comprobando la hipótesis en torno a cuál es la función de cada uno de esos genes y estoy trabajando en la fase de producción de las proteínas que más captaron nuestra atención durante la etapa anterior.
AIC: ¿En qué consistió exactamente el trabajo realizado para identificar las proteínas que serán producidas y estudiadas en la siguiente fase?
GPO: En primer lugar, secuenciamos el genoma de la bacteria y este se comparó —a través de minería genética o minería de datos (data mining)— con otras secuencias de genes que codifican para péptidos similares a la rufomicina que nos sirvieron como molde.
Una vez que identificamos los genes con secuencias similares —lo que significa que desarrollan funciones similares— los aislamos y luego, aquellos genes que nos parecieron de mayor interés, se transfirieron a la bacteria Escherichia coli (E. coli). El objetivo es sobreexpresar la proteína en E. coli, ello nos permite obtener una buena cantidad de la proteína para estudiarla.
Estamos hablando de tres meses de trabajo; fue un proceso rápido gracias a que se realizó de manera conjunta con un equipo de investigación de otra universidad.
AIC: ¿Por qué se usó E. coli y no otra bacteria con características similares?
GPO: Básicamente porque E. coli es una bacteria que se ha utilizado por muchos años para ese fin y porque se conoce a detalle su funcionamiento, se tiene muy claro cómo producirla y ello facilita el desarrollo de nuestra investigación. También, esto facilita que otros grupos de investigación puedan replicar nuestros resultados cuando sean publicados. Resulta más fácil producir en E. coli ciertas proteínas que aún no sabemos exactamente cómo producirlas en su bacteria de origen en grandes cantidades.
En esta etapa, el diseño de la bacteria nos tomó dos meses aproximadamente, mientras que optimizar su producción el mismo periodo de tiempo. Una vez concluida esta etapa, el siguiente paso consiste en el estudio de la actividad, la estructura y funcionamiento de la proteína. Queremos observar las reacciones que realiza y someterla a las pruebas relacionadas con el proceso de un biocatalizador.
AIC: ¿Cuáles consideras los resultados más relevantes del proyecto hasta el momento?
GPO: Se han encontrado genes con una actividad interesante y que los haría funcionar como biocatalizadores; no obstante, aún nos encontramos en una etapa temprana, enfocados todavía en la búsqueda de resultados.
AIC: ¿Por qué es importante el trabajo que estás desarrollando?
GPO: Las enzimas —biocatalizadores— se comportan como pequeñas máquinas que realizan diferentes reacciones. Muchas de estas reacciones son más eficientes que las que hacemos los seres humanos con las herramientas con que contamos actualmente. Esto porque la naturaleza ha tenido millones de años más para perfeccionar sus reacciones, mientras que los humanos empezamos a hacer química avanzada hace apenas unos siglos, por eso estamos aprendiendo de la naturaleza cómo hacer reacciones más eficientes.
Asimismo, regularmente las industrias (petrolera) hacen uso de catalizadores con base en metales muy caros, en contraste, los biocatalizadores, al ser de origen biológico, representan costos mucho más bajos y con una huella ecológica mucho menor. Básicamente estaríamos generando un producto de mucho valor y que reduce el impacto al medio ambiente.
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