La Escherichia coli (E. coli) es un tipo de bacteria que normalmente vive en los intestinos de los seres humanos y animales de sangre caliente. La mayoría de las cepas de E. coli son inofensivas y forman parte de la flora intestinal normal, ayudando en funciones como la producción de vitamina K y el metabolismo de los alimentos. Sin embargo, algunas cepas pueden ser patógenas y causar enfermedades.
Pero en este caso, no nos ceñimos a esa particularidad sino al empleo de esta bacteria como protagonista de un avance en el campo de la biotecnología para lograr la capacidad de degradar partículas de plástico PET (tereftalato de polietileno) de tamaño nanométrico.
La nueva capacidad de esta bacteria en la lucha contra el plástico
Equipos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y del Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) han desarrollado una técnica que permite reprogramar genéticamente bacterias sin necesidad de añadir genes externos. Así, han logran que especies que no degradan plásticos, como Escherichia coli, adquieran esta capacidad.
La técnica, denominada GenRewire, permite reorientar las funciones presentes en el genoma de las proteínas para que desarrollen nuevas capacidades sin comprometer su funcionamiento natural. Frente a las técnicas tradicionales de ingeniería genética, que dependen de la introducción de ADN ajeno, el estudio publicado en la revista Trends in Biotechnology plantea un cambio de paradigma.
“Nuestro método parte de una idea sencilla: si las proteínas nativas pueden ser rediseñadas computacionalmente para hacer algo nuevo, no necesitamos alterar el equilibrio genético de la célula con elementos externos”, explica Manuel Ferrer, investigador del CSIC en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP-CSIC) y coordinador del estudio.
Una tecnología con nuevas capacidades
Para validar esta tecnología, los científicos han aplicado este método para dotar a la bacteria Escherichia coli de la capacidad de degradar partículas de plástico PET (tereftalato de polietileno) de tamaño nanométrico. Se trata de nanoplásticos omnipresentes en nuestra vida cotidiana, utilizados en la fabricación de envases o en la industria textil, que se han convertido en contaminantes con un alto impacto en el medioambiente y en la salud.
Este logro se ha conseguido mediante la reprogramación de dos proteínas de la bacteria, sin necesidad de insertar genes externos. “Nuestro enfoque es único porque combina inteligencia artificial, simulación por supercomputación y edición genética precisa para incorporar nuevas actividades en proteínas naturales”, afirma Víctor Guallar, investigador del BSC y coordinador del estudio.
Además, la técnica GenRewire destaca por su funcionamiento sencillo: consiste en analizar en un supercomputador las proteínas codificadas por un genoma y, posteriormente, reprogramarlas mediante herramientas computacionales para que realicen una función deseada. “Reprogramamos la bacteria virtual en tan solo tres o cuatro semanas, gracias a los recientes avances en métodos estructurales de IA, en nuestros algoritmos de simulación mecánica y al poder de supercomputación del MareNostrum 5”, afirman.
Todo un avance en el campo de la biotecnología
En biotecnología es muy común la utilización de ingeniería genética para dotar a las bacterias de habilidades que les permita, por ejemplo, producir sustancias de interés industrial o médico, o degradar contaminantes ambientales. Sin embargo, hasta ahora, la alteración de las funciones celulares bacterianas se conseguía introduciendo material genético ajeno en las células a través de diferentes técnicas y elementos, como los plásmidos, unas pequeñas moléculas de ADN extracromosómico capaces de moverse de una bacteria a otra.
GenRewire consigue el mismo resultado sin ADN introducido y “así se evitan problemas como que las bacterias crezcan peor o que el sistema sea poco estable”, explican Paula Vidal y Laura Fernández, investigadoras del CSIC en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica y también primeras autoras del estudio. “Hemos demostrado que es posible rediseñar bacterias desde dentro, sin alterar su naturaleza con elementos externos. Esta tecnología puede complementar la ingeniería metabólica clásica, haciendo que bacterias como Escherichia coli degraden plástico y transformen sus residuos en productos valiosos”, añaden.
Según los investigadores, este método podrá aplicarse a otros organismos y convertirse en una herramienta clave en reprogramación de genomas. “Aplicado por ejemplo al genoma humano o a cultivos no solo reduce el riesgo de rechazo por parte del sistema inmunológico, sino que también ayuda a superar las barreras legales y éticas que suelen plantearse al usar ADN ajeno”, concluyen.
Todo un descubrimiento, en resumen, empleando esta bacteria modificada para que pueda descomponer plástico sin genes externos; como ha quedado patente en este estudio de un grupo de científicos con la ‘Escherichia coli’ como protagonista. ECOticias.com
