Científicos del Berkeley Lab. han utilizado herramientas informáticas avanzadas para producir con bacterias de forma sostenible un elemento de una mezcla de biocombustible para aviones.
Los combustibles de aviación sostenibles elaborados a partir de fuentes renovables de carbono podrían reducir las emisiones de dióxido de carbono y ayudar a mitigar el cambio climático. El isoprenol es una sustancia química involucrada en la producción de una mezcla de biocombustible para aviones llamada 1,4-dimetilciclooctano (DMCO). Las mezclas son sustancias químicas que se combinan con otras sustancias químicas para crear combustible. Los investigadores han producido isoprenol en varios huéspedes microbianos.
Sin embargo, los esfuerzos por producir combustible de aviación sostenible se beneficiarían si se pudiera producir isoprenol en microorganismos que utilicen azúcares fermentables de material vegetal como fuente de carbono. La bacteria Pseudomonas putida (P. putida) podría ser uno de esos microorganismos, pero necesita ingeniería para ser una opción óptima.
En la nueva investigación, que se publica en la revista Metabolic Engineering, se utilizaron modelos computacionales para predecir objetivos para la edición de genes y optimizar el metabolismo en P. putida para maximizar la producción de isoprenol. Este enfoque permitió a los investigadores seleccionar y priorizar objetivos de edición de genes y, por lo tanto, probar un número menor de cepas diseñadas.
Lograron la mayor producción de isoprenol reportada para P. putida. Este es un paso importante hacia un proceso de bioproducción sostenible de combustible para aviones, según un comunicado del Departamento de Energía de EEUU.
Los investigadores utilizaron una combinación de modelado computacional e ingeniería de cepas para optimizar la producción de isoprenol en P. putida. Utilizaron múltiples enfoques basados en modelos metabólicos a escala genómica para predecir y priorizar objetivos de eliminación de genes que conducirían a mayores rendimientos de isoprenol. Esto les permitió reducir el número de objetivos que perseguían.
Además, aplicaron ediciones genéticas conocidas para mejorar aún más la producción de isoprenol y utilizaron proteómica para optimizar el proceso.
La investigación logró un título de producción de isoprenol de 3,5 gramos por litro, el más alto reportado para P. putida. Los investigadores concluyeron que, por lo tanto, la optimización de su vía dio como resultado una mejora diez veces mayor del isoprenol en P. putida.
Los investigadores sugieren que se deben realizar mejoras adicionales para mejorar los rendimientos de isoprenol para aplicaciones industriales. La producción a escala comercial de isoprenol y DMCO aún requiere mejoras adicionales, como la inclusión de la edición de genes CRISPR y otras tecnologías de bioprocesos.
