La naturaleza hace que los fabricantes de pigmentos vibrantes quieran alimentos y cosméticos, pero llevarlos de las plantas a los productos que compramos es tan difícil que muchos fabricantes confían en los colores artificiales. Ahora, los investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer han demostrado que cuatro cepas de E. coli las bacterias que trabajan juntas pueden convertir el azúcar en el pigmento antocianina rojo natural que se encuentra en las fresas, abriendo la puerta a colores naturales económicos para aplicaciones industriales.
La investigación marca el primer método de biosíntesis que usa cuatro cepas de bacterias para fabricar un compuesto en un solo paso, dijo Mattheos Koffas, profesor de ingeniería química y biológica en Rensselaer, y miembro del Centro de Biotecnología y Estudios Interdisciplinarios. Los resultados aparecenen mBio , una publicación de la Sociedad Estadounidense de Microbiología.
"Por primera vez, podemos sintetizar completamente las antocianinas en un sistema biológico", dijo Koffas. "Alimentamos a las bacterias con glucosa y ellas hacen el resto. Esto demuestra que una tecnología económica puede producir estos valiosos compuestos".
Los fabricantes están cada vez más interesados en los colores naturales, un cambio fundado en la investigación que documenta los riesgos para la salud de los colores artificiales para alimentos y cosméticos. Los pigmentos naturales que se encuentran en plantas como las antocianinas, los carotenoides o el licopeno producen colores indiscutiblemente seguros.espectro más amplio que otras clases de pigmentos, que producen todos los colores excepto el verde, y son responsables del color natural que se encuentra en alimentos como los arándanos, las frambuesas, el arroz negro y los tonos de las hojas de otoño.
Pero producir antocianinas para uso industrial es un desafío: los pigmentos derivados de plantas requieren un procesamiento costoso y producen resultados inconsistentes; y debido a que las moléculas de antocianinas son complejas, los químicos no han podido sintetizarlas.
El laboratorio de Koffas ha estado investigando un método de producción de antocianinas que involucra ingeniería genética desde 2005. Dieciséis genes gobiernan la producción de antocianinas en las plantas. Pero transferir esos genes, y la vía molecular que desencadenan, de una planta a una bacteria no es unJ. Andrew Jones, primer autor del artículo y estudiante de doctorado en el momento en que se realizó la investigación, dijo J. Andrew Jones. Para adaptar la vía molecular de una planta a la bacteria, el laboratorio de Koffas reconstruyó genes de bacterias, levaduras yseis variedades diferentes de plantas.
En una investigación temprana, el laboratorio de Koffas introdujo toda la vía molecular que había ensamblado en una sola cepa de E. coli bacterias. Pero la vía resultó demasiado larga para la célula, que tendía a usar genes adicionales para producir sus propios metabolitos en lugar de antocianinas, dijo Jones, actualmente miembro de la facultad de la Universidad de Miami en Ohio.
La investigación actual divide la vía completa entre cuatro cepas diferentes de bacterias, modificadas para ensamblar antocianinas en etapas. Los investigadores dividieron la vía en "módulos" que produjeron intermedios que se difunden fácilmente fuera de la célula bacteriana. Cuando se combinan en un solo matraz,la primera bacteria ingiere azúcar y produce compuestos "intermedios", ácidos fenilpropanoicos, que son ingeridos por la segunda bacteria, que produce un segundo intermedio, y así sucesivamente hasta que la cuarta cepa produce antocianina.
En la siguiente etapa del trabajo, los investigadores optimizarán cada etapa del proceso. Cada una de las cuatro cepas se eligió en función de su capacidad para producir su intermedio asignado; sin embargo, algunos segmentos producen más que otros, y el resultado final es modesto, produciendo miligramos por litro de antocianina. La producción tendrá que aproximarse a cientos de miligramos por litro para ser un enfoque comercialmente viable.
"No tengo dudas de que la producción de antocianinas a partir de un huésped microbiano recombinante es el único método viable para elaborar estos compuestos de una manera económicamente sostenible", dijo Koffas.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Politécnico Rensselaer RPI . Original escrito por Mary L. Martialay. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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