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REALIZA LA UAM MEJORA GENÉTICA DE ACTINOMICETOS DE APLICACIÓN INDUSTRIAL
*Dichas bacterias generan metabolitos secundarios de interés para el sector productivo
Mediante aplicaciones de las ingenierías Genética y Molecular, la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) trabaja en la mejora de actinomicetos –bacterias productoras de metabolitos secundarios de interés industrial– proporcionándoles en ciertos casos una función dual para incrementar su eficacia en la generación y uso de esos compuestos.
Los metabolitos secundarios son utilizados en la Farmacéutica como antibióticos, antiparasitarios, inhibidores enzimáticos, agentes antitumorales o potenciadores de crecimiento, y en la fabricación de queladores de fierro, tensoactivos y pigmentos, entre otros pesticidas. El doctor Armando Mejía Álvarez, docente del Departamento de Biotecnología de la Unidad Iztapalapa, realiza la fusión de genes concretos de actinomicetos distintos para crear proteínas quiméricas de doble servicio en la solución de necesidades específicas.
La investigación se desarrolla en colaboración con especialistas de las universidades de Gales, Gran Bretaña; Católica de Leuven, Bélgica, así como de Ucrania, y de Texas, Estados Unidos; también del Departamento de Química y con estudiantes del Posgrado en Biotecnología de la Unidad Iztapalapa. El financiamiento proviene del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología y del Programa Alfa de la Unión Europea. El experto trabaja con un actinomiceto generador de una proteína tóxica –RIP– capaz de bloquear o detener la síntesis proteínica de una célula y llevarla a la muerte.

Ese tipo de proteínas tiene gran potencial para sanar algunas enfermedades, pero plantea la dificultad de atacar cualquier célula. Para salvar ese obstáculo y lograr que la RIP intoxique y aniquile la bacteria de la tuberculosis –elegida para su investigación– el académico complementó la proteína tóxica con la de otro actinomiceto con capacidad de pegarse a los azúcares de las células de la mencionada bacteria, dándole así especificidad.

La unión genética completará y perfeccionará las funciones del actinomiceto tóxico y la proteína quimérica nueva logrará reconocer las células blanco, pegándose a ellas y dejando que la toxina realice su tarea de eliminación para causar un daño irreversible en las ribosomas –complejos encargados de sintetizar proteínas– e inhibir la síntesis proteica.

Mejía Álvarez –quien emprenderá estudios con actinomicetos RIP genéticamente mejorados que reconozcan células tumorales– labora además en la búsqueda de soluciones a un problema presente en la producción de algunos fármacos.

Durante ciertos procesos industriales, dichos microorganismos aeróbicos se reproducen en reactores y crecen de manera similar a los hongos, formando un entramado complicado de ramificaciones que eleva la viscosidad del medio en el que permanecen; tal circunstancia aumenta la cantidad de espuma, que pone en riesgo la sobrevivencia de los actinomicetos y la producción de sus compuestos, debido a que el volumen de oxígeno disminuye en la espesura de ese caldo.

Para evitar la muerte de los actinomicetos deberá introducirse más aire, pero eso acrecentaría los niveles de espuma, que terminaría por derramarse contaminando el reactor. El problema es combatido añadiendo compuestos químicos que rompen la tensión superficial, pero los antiespumantes reducen la transferencia de oxígeno al medio.

Una solución biológica al asunto planteada por Mejía Álvarez y su grupo de investigación consiste en aplicar el conocimiento existente sobre organismos que crecen en ambientes con oxígeno limitado, entre ellos la Vitreoscilla stercoraria, cuerpo aeróbico que sobrevive y se desarrolla en el estiércol.

La vida de esos organismos es posible en medioambientes de baja concentración de oxígeno, porque poseen un gen que codifica la proteína hemoglobina bacteriana y el cual fue introducido por los científicos a un actinomiceto para que produzca hemoglobina y capture oxígeno aun en medios desfavorables.

Otra parte del problema es evitar la competencia de todas las rutas metabólicas por el oxígeno y privilegiar el trayecto metabólico que genera el compuesto que la industria necesita como producto terminal, que en el caso de la investigación es el antibiótico rifamicina, utilizado para combatir la tuberculosis.

Las ingenierías Genética y Molecular ayudan a resolver esa dificultad uniendo el gen codificado para la hemoglobina con el que catalogan para la enzima involucrada en la biosíntesis de la rifamicina; la proteína que realiza la función de captura de oxígeno es introducida en la molécula del compuesto que está formándose para dar cauce al producto terminal: la rifamicina.

Esa es otra proteína de fusión creada por los investigadores a partir de dos proteínas distintas: una capta el oxígeno y lo suelta, la otra lo captura e introduce a la molécula que está formando.

El académico agregó que en el diseño de las proteínas quiméricas se utiliza el análisis tridimensional para unirlas, ya que no pueden sólo pegarse pues podrían bloquearse mutuamente; es necesario calcular las distancias que debieran existir de proteína a proteína para que logren complementarse en el espacio.

El grupo de investigación coordinado por el doctor Mejía Álvarez trabaja además en la mejora genética de actinomicetos productores de avernactina (antiparasitario) y de ácido clavulánico (inhibidor enzimático).

También realiza estudios con el Streptomyces coelicolor, modelo básico de esas bacterias –todas emparentadas filogenéticamente– que si bien carece de aplicación industrial es importante para reconocer la presencia de genes comunes con efecto positivo en la producción de compuestos secundarios valiosos que generan sus parientes.

El doctor Armando Mejía Álvarez es profesor-investigador del Departamento de Biotecnología de la Unidad Iztapalapa (Teléfono: 5804-6453).