El tungsteno es excepcionalmente raro en los sistemas biológicos. Por lo tanto, fue una gran sorpresa para Michael Adams, PhD. Y sus colaboradores cuando lo descubrieron en lo que parecía ser una nueva enzima en la bacteria que habita las aguas termales Caldicellulosiruptor bescii . Los investigadores plantearon la hipótesis de que esta nueva tungstoenzima juega un papel clave en C. bescii el metabolismo primario y su capacidad para convertir la biomasa vegetal en azúcares fermentables simples. Este descubrimiento podría conducir a una conversión comercialmente viable de biomasa celulósica leñosa en combustibles y materias primas químicas, lo que podría reducir sustancialmente las emisiones de efecto invernadero.publicado el 14 de agosto en Microbiología Aplicada y Ambiental , una revista de la Sociedad Estadounidense de Microbiología.
La ventaja de la biomasa celulósica como materia prima para la producción de combustible y productos químicos es que no necesita competir con la producción de alimentos por tierra. Su gran desafío es que la celulosa es altamente resistente a la degradación enzimática. Hasta la fecha, la mayoría de los esfuerzos para convertirla en productos químicos útileshan implicado un pretratamiento energéticamente costoso.
Evitar el pretratamiento aumentaría la viabilidad comercial. Con este fin, los investigadores, miembros del Centro de Ciencias BioEnergéticas del Departamento de Energía, se han centrado en Caldicellulosiruptor especie el nombre del género significa "rompedores de celulosa calientes", que habitan las aguas termales volcánicas de todo el mundo.
Si bien la supuesta novela tungstoenzima que Adams et al. Descubrieron parecía bastante prometedora, Adams, quien es Profesor Distinguido de Investigación de Bioquímica y Biología Molecular en la Universidad de Georgia, Atenas, rápidamente afirma que una secuencia probable no constituye una prueba de función.De hecho, "habría predicho que el sistema de procesamiento de tungsteno de C. bescii probablemente usó molibdeno en lugar de tungsteno ", dijo. Los dos metales tienen propiedades similares, pero las bacterias usan el molibdeno con frecuencia, sobre todo para romper los enlaces del nitrógeno atmosférico, lo que permite la fijación biológica del nitrógeno. Así que los investigadores diseñaron C. bescii para producir una tungstoenzima conocida de otro organismo ". Esa enzima estaba activa, lo que demuestra que C. bescii es capaz de sintetizar tungstoenzimas ", dijo Adams.
Los investigadores luego crecieron C. bescii en una variedad de condiciones, incluso directamente en la celulosa y la biomasa vegetal, y descubrió que siempre producía la enzima, que los investigadores denominaron XOR, a altas concentraciones celulares en todas las condiciones de crecimiento. También intentaron sin éxito hacer crecer "knock-out""mutantes que carecen de un gen XOR funcional. Ese resultado sugiere, pero no prueba que la enzima sea necesaria para el crecimiento", dijo Adams.
Y hasta ahora, la función de la enzima no se ha determinado. "Es probable que dilucidar esa función sea esencial si queremos comprender completamente la capacidad de la bacteria para crecer en la biomasa vegetal no tratada", dijo Adams. Ese conocimiento, agregó, haríaes posible diseñar metabólicamente C. bescii para producir combustibles y otros productos químicos útiles a partir de tales materias primas.
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Materiales proporcionados por Sociedad Americana de Microbiología . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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