Por desgracia, la seda natural no pueden ser convenientemente obtenida por las arañas en cultivo porque son muy territoriales y agresivas. Para desarrollar un proceso más sostenible, ¿Es posible producir masivamente seda artificial manteniendo las asombrosas propiedades de la seda original? Eso es algo que los científicos del Instituto Superior Coreano de Ciencia y Tecnología (KAIST) en Daejeon querían saber. Su método fue muy similar a lo que esencialmente hacen las arañas: primero expresaron las proteínas recombinantes de la seda y en segundo lugar, convertir las proteínas solubles de la seda en fibras insolubles a través del hilado.

Para la expresión de las proteínas de la seda de araña, produjeron el gen de la seda de araña mediante síntesis química, y luego lo insertaron en un vector de expresión para la bacteria Escherichia coli. Inicialmente, la bacteria se negó a la tarea desafiante de producir la proteína de la seda debido a las características únicas de la proteína, como su gran tamaño (285 kDa), la naturaleza repetitiva de la estructura de la proteína, y la abundancia parcial del aminoácido glicina. Para superar las dificultades utilizaron los sistemas de ingeniería metabólica aumentando los componentes principales de la síntesis de proteínas de la seda de araña. Mediante esta novedosa metodología lograron producir esta proteína, la mayor que jamás se haya expresado heterólogamente en esta bacteria.

Pero esto era sólo el primer paso. El equipo cultivó las células en alta densidad para la producción masiva de la proteína recombinante de la seda de araña. Entonces, el equipo desarrolló una forma simple y fácil de procesar  hasta la purificación de la proteína recombinante. La proteína purificada de la seda de araña puede ser hilado hasta obtener hermosas fibras. Estas fueron comparadas con fibras sintéticas en sus propiedades mecánicas en los tres parámetros críticos que representan la fuerza mecánica de una fibra, la extensibilidad y la rigidez.

“Hemos ofrecido una plataforma completa para la producción masiva de seda de araña nativa. Esta plataforma nos permitirá tener mejores aplicaciones industriales y biomédicas para la seda de araña. Por otra parte, muchos otros biomateriales parecidos a la seda, como la elastina, el colágeno, el lino, la resilina y otras proteínas que tienen características similares a la proteína de la seda de araña podrían obetenerse exitosamente mediante esta metodología.

Referencia

Xiao-Xia Xia, Zhi-Gang Qian, Chang Seok Ki, Young Hwan Park, David L. Kaplan, and Sang Yup Lee. Native-sized recombinant spider silk protein produced in metabolically engineered Escherichia coli results in a strong fiber. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2010; DOI: 10.1073/pnas.1003366107

Mientras los líderes mundiales se reunen en la XV Conferencia Internacional sobre el Cambio Climático que se celebra en Copenhague los científicos hacen un gran esfuerzo por constribuir con la reducción de los gases invernaderos.

La investigación, que aparece en la edición del 9 de diciembre de la revista Nature Biotechnology, tiene dos ventajas en el objetivo a escala mundial de alcanzar una economía de energía más limpia y más verde. En primer lugar, se recicla el dióxido de carbono, lo que reduciría los niveles de los gases de efecto invernadero resultantes de la quema de os combustibles fósiles. Y en segundo lugar, utiliza energía solar para convertir el dióxido de carbono en un combustible líquido que puede ser utilizado en la infraestructura energética existente, inclusive en la mayoría de los automóviles.

Mientras que otras alternativas a la gasolina incluyen los biocombustibles derivados de las plantas o algas, todos estos procesos requieren de varios pasos intermedios antes del refinamiento en los combustibles utilizables.

“Este nuevo enfoque evita la necesidad de la deconstrucción de la biomasa, ya sea en el caso de la biomasa de lacelulosa o la biomasa de las algas, lo que constitiye una barrera económica para la producción de los biocombustibles”, dijo el líder del equipo de James C. Liao, profesor de UCLA. “Por lo tanto, esto es potencialmente mucho más eficiente y menos costoso que el enfoque actual”.

Mediante el uso de la cianobacteria Synechoccus elongatus, los investigadores primero lograron genéticamente aumentar la fijación del dióxido de carbono, mediante el aumento de la enzima RuBisCO. Luego empalmaron los genes de otros microorganismos para diseñar una cepa que mediante la “ingesta” de dióxido de carbono y la luz solar produce gas isobutiraldehído. El bajo punto de ebullición y alta presión de vapor de este gas le permite fácilmente ser despojado del sistema.

Un lugar ideal para este sistema serían las centrales existentes que emiten dióxido de carbono, permitiendo potencialmente a los gases de efecto invernadero ser capturado y reciclados directamente en combustible líquido.

“Vamos a continuar para mejorar la velocidad y el rendimiento de la producción”, dijo Liao. “Otros obstáculos son la eficiencia de la distribución de la luz y la reducción de los costos del biorreactor. Estamos trabajando en las soluciones a estos problemas”.

Referencia

Shota Atsumi, Wendy Higashide, James C Liao. Nature Biotechnology 27, 1177 – 1180 (2009) Published online: 15 November 2009 | doi:10.1038/nbt.1586