Biotecnología: colector de metal hecha de bacterias

Las bacterias, hongos y plantas a veces producen sustancias de unión a metal que puede ser aprovechado, por ejemplo para la extracción de materias primas, por su separación, para la limpieza de suelos o para fines médicos. Ahora, los investigadores describen cómo estas sustancias naturales o semi-artificial variantes modificadas de ellos pueden ser producidos de acuerdo a la información genética.

¿Cómo extraer metales del entorno

Los microorganismos tales como hongos y bacterias, así como plantas generan una amplia gama de sustancias químicas que no sean absolutamente necesarios para su supervivencia. Tales llamados metabolitos secundarios se forman generalmente en respuesta a las condiciones ambientales actuales. Ellos incluyen moléculas de unión a metal llamados quelantes. El mejor grupo descrito de quelantes son los sideróforos de unión a hierro. Ellos son relevantes para muchos procesos metabólicos, como el hierro es un componente esencial de muchas enzimas y vías de señalización. Por ejemplo, las bacterias patógenas utilizan sideróforos a hierro extracto de su huésped para su metabolismo. El anfitrión puede entonces sufrir de deficiencia de hierro. Pero sideróforos también son utilizados por las bacterias que viven en el suelo que de este modo obtener acceso a la plancha y, como consecuencia, obtener una ventaja sobre otros organismos en el mismo hábitat. Además de los quelantes de hierro-específicos, hay una serie de otros para diversos metales y metaloides tales como zinc, vanadio, molibdeno o óxidos de uranio pares.

Muchas aplicaciones potenciales

"Tales quelantes tienen muchas aplicaciones potenciales", explica Dirk Tischler. "Se pueden utilizar, por ejemplo, para suelos de remediar, extracto de forma selectiva o materias primas separadas, o en biosensorics o medicina." En aplicaciones médicas, sideróforos se utilizan para tratar la sobrecarga de hierro en el cuerpo, un trastorno conocido como "enfermedad de almacenamiento de hierro."

En los últimos años, su grupo de investigación, junto con otros equipos, ha identificado otras cepas que los quelantes de forma y describen nuevas estructuras. También han descifrado con éxito la información genética para la formación de estas sustancias y las introduce en los organismos y fáciles de manipular, como la bacteria Escherichia coli. Estas bacterias sirven entonces como productores de las sustancias naturales requeridos o de sustancias modificadas. "Se trata de cómo podemos crear compuestos semi-artificiales", dice Dirk Tischler.

La biosíntesis de los precursores

En el artículo de revisión, que describe los diferentes quelantes naturales y su capacidad de metales y metaloides se unen y explora actuales y potenciales aplicaciones futuras. "En la actualidad, estamos usando el conocimiento que hemos obtenido hasta ahora para crear rutas biosintéticas artificiales que nos permiten generar y caracterizar los precursores de sideróforos," concluye Tischler. Estos precursores serán posteriormente modificados químicamente con el fin de acceder a las nuevas clases de fármacos.

Fondos

La investigación fue financiada en parte por Dechema en el marco de la beca Max Buchner MBFSt 3646 y el Ministerio de Innovación, Ciencia e Investigación en Renania del Norte-Westfalia (PTJ-TRI / 1141ng006).

fuente: Ruhr-University Bochum. "Biotechnology: Metal collector made of bacteria." ScienceDaily. ScienceDaily, 26 May 2020. <www.sciencedaily.com/releases/2020/05/200526134655.htm>.