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Biocombustible económico a partir de celulosa

27.06.2015

Un sueño brillante de los biotecnólogos es un biocombustible económico a partir de celulosa. Por supuesto, se supone que el aserrín y otra basura se utilizan para biocombustibles, y no para madera. La celulosa, como saben, es un polímero de glucosa, sin embargo, es beta-glucosa, no alfa-glucosa, que es parte del azúcar y el almidón, pero las bacterias o los hongos de levadura pueden producir algunos alcoholes u otras moléculas energéticamente valiosas a partir de ella. . Sería mucho más rentable que gastar materias primas alimentarias potenciales en combustible. Sin embargo, es difícil descomponer la celulosa en monómeros, no en vano la masa vegetal y la madera están desnutridas, a diferencia de los tubérculos amiláceos. Este es el cuello de botella en el camino hacia los biocombustibles.

Pero algunas personas en la naturaleza comen madera, como algunas bacterias. Y si comen, entonces saben cómo descomponer la celulosa. Los microorganismos aeróbicos (amantes del oxígeno) hacen esto con la ayuda de moléculas de enzimas libres, mientras que los anaeróbicos, que viven en un ambiente libre de oxígeno, usan complejos enzimáticos llamados "celulosomas". Las enzimas de celulasa, que escinden los enlaces entre las moléculas de glucosa y las proteínas específicas que se unen a la celulosa, se ensamblan en una construcción que es significativamente más eficiente que las enzimas libres.

Recientemente se ha demostrado que la actividad de las celulasas se ve potenciada significativamente por otras enzimas, polisacáridos monooxigenasas líticas - LPMO. Pero estas enzimas solo están presentes en las bacterias aeróbicas (lo cual es comprensible: se necesita oxígeno para llevar a cabo la reacción redox).

Investigadores del Instituto Weizmann (Israel) han logrado combinar moléculas individuales de celulasas y LPMO de la bacteria aeróbica Thermobifida fusca en un celulosoma. Las proteínas se combinaron "en el principio Lego", como lo expresaron los autores del artículo. Pero sería más exacto decir que todas las proteínas necesarias (celulasas, LPMO y el sitio de unión de la celulosa) fueron diseñadas genéticamente con conectores tomados de proteínas de bacterias anaerobias que pueden ensamblarse en celulosomas. Los conectores se eligieron de modo que el complejo incluyera una molécula de cada una de las proteínas. La actividad de las proteínas modificadas, tomadas por separado, no cambió en comparación con la inicial, pero los celulosomas que contenían LPMO escindieron la celulosa 1,6 veces mejor que una mezcla de proteínas flotantes y 2,6 veces mejor que una solución de celulasa sin LMPO.

Los científicos israelíes no se detendrán ahí: planean incluir enzimas que descomponen la lignina en nuevos celulosomas de diseño. Y obtienes un complejo multienzimático que convierte la madera maciza en una solución de azúcares y derivados fenólicos.

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