Bacterias come-herbicidas

Han convertio bacterias de laboratorio comunes en cazadores que buscan y destruyen el herbicida denominado atrazina, un contaminante atmosférico que puede ser dañino para la vida salvaje. La clave para la transformación es la cobinación de diferentes intercambios genéticos que permiten a la bacteria perseguir el compuesto químico junto con un gen extraído de otra especie de bacteria para eliminar la atrazina.

Algunas bacterias salvajes han evolucionado hasta conseguir la capacidad de metabolizar la atrazina. Utilizando un enfoque de biológía sintética, un equipo de la Universidad Emory de Atlant ha equipado un cepa sintética de E. coli con la habilidad de cazar la atrazna y metabolizarla.

Las bacterias suelen utilizar proteínas llamadas quimioreceptores para localizar los componentes químicos a su alrededor. Reconstruir uno de esos receptores para convertirlo en una proteína de diseño que reconozca atrazina habría sido un gran reto. Así que Justin Gallivan y su equipo, en vez de eso, modificaron el ARM para que desarrollase una molécula buscadora de atrazina llamada riboswitch.

“Un riboswitch es una parte del ARN que se pega a una pequeña molécula y que cambia su forma al hacerlo, lo que lleva a un cambio en su expresión genética”, explica Gallivan. Su grupo utilizó un nuevo proceso de selección para sintetizar y evolucionar un nuevo riboswitch desde la nada en el laboratorio. Pegar el riboswitch con un gen que controlase el movimiento permitiría a la bacteria moverse hacia una molécula de atrazina cercana.
El equipo sintetizó un 10^15 piezas de ARN, cada una con una secuencia de 40 nucelótidos ordenada de forma aleatorio, y probó su capacidad para atraer la atrazina. Tras repetir este proceso varias veces y eliminar todos los ARNs que rompían la atracina, los investigadores seleccionaron una cantidad mucho menor de secuencias que se pegaban a la atrazina.

Diagrama de uso de la atrazina

Diagrama de uso de la atrazina en USA, el herbicida más común. Wikipedia.

El riboswitch también necesita poder cambiar la forma de manera que sólo permita que la proteína se mueva cuando la atrazina está presente. El equipo de Gallivan fusionó las secuencias que se pegaban a la atrazina con una selección más grande de secuencias de ARN, cada una era candidata potencial para modificar su forma de la manera adecuada. Luego colocaron todas las bacterias de E. coli cerca de la atrazna y comprobaron cuál se pegaba a ella.

En el paso final, el equipo también equipó a las bacterias con un gen que degrada la atrazina que habían aislado de otras especies bacterianas. La bacteria resultante en anillos formados en placas de Petri cubiertas con atrazina al moverse hacia la atrazina y eliminarla de la placa.

Gallivan admite que hay varios obstáculos que saltar antes de que la bacteria reprogramada pueda eliminar la contaminación de la atrazina en el mundo real. Para empezar, las células se colapsan una vez que han comida toda la atrazina. Esto podría ser arreglado al reconstruir la secuencia de forma que la bacteria pare de moverse cuando encuentre atrazina y vuelva a empezar una vez que la ha limpiado. El sistema también podría tener que ser transplantado en bacterias más fuertes que puedan sobrevivir a las duras condiciones que se dan en lugares contaminados y modificaciones más avanzadas podrían ser necesarias para mejorar la sensibilidad a la atrazina.

John Simon de la consultora internacional WSP Environment & Energy dice que incluso con una mayor sensibilidad, “probablemente la mejor aplicación para una bacteria como esta sería los lugares en los que el compuesto químico se fabrica o se gestiona de forma concentrada -en los demás sitios el área es tan grande que sería difícil conseguirlo de forma barata”.

Simon cree que cualquier aplicación en el campo tardará mucho por los problemas regulatorios sobre organismos genéticamente modificados.

Victor de Lorenzo, del Laboratorio de Microbiología Molecular Ambiental de Madrid, comparte su preocupación, pero cree que utilizar biología sintética para equipar organismos genéticamente modificadoss con funciones específicas controladas es una buena manera de afrontar los problemas de seguridad. “Es una demostración increíble de la forma en la que se puede recablear y reprogramar de forma efectiva una bacteria para hacerla comportarse de la manera que quieres”, declaró.

Warren Dick, profesor de ciencia del suelo de Ohio State, dice que el enfoque “es muy interesante y, sin duda, tiene potencial para poder eliminar atrazina de zonas contaminadas”.

Este artículo ha sido traducido de Technology Review y publicado bajo licencia CC by-sa
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