Uma equipe de cientistas coreanos alterou geneticamente a bactéria Escherichia coli (E. coli) transformando-a de um agente infeccioso em uma "fábrica biológica" de um composto químico usado pelas indústrias farmacêutica e química e que custa cerca de US$1.600,00 a tonelada.
O composto químico é a putrescina, uma diamina com quatro carbonos, que é utilizada para sintetizar, entre outros, o nylon-4,6, um plástico de largo uso industrial. A indústria consome cerca de 10.000 toneladas de putrescina por ano, com tendência de crescimento.
Biorrefinaria bacteriana
Hoje a putrescina é produzida a partir do petróleo, exigindo catalisadores de alto custo, em um processo tóxico e altamente inflamável.
A equipe do professor Sang Yup Lee, do instituto de pesquisas KAIST, conseguiu produzir a putrescina por uma via biotecnológica, utilizando apenas materiais renováveis.
"Pela primeira vez nós desenvolvemos uma cepa de E. coli com um metabolismo alterado que produz putrescina com alta eficiência," diz o pesquisador. "O desenvolvimento de uma biorrefinaria para compostos químicos é muito importante em um mundo onde a dependência dos combustíveis fósseis é uma preocupação crescente."
Programação metabólica
A programação metabólica de uma bactéria refere-se ao ajuste preciso e à otimização das redes regulatória e metabólica do microorganismo para que ele aumente a produção do composto químico desejado.
Primeiro os pesquisadores enfraqueceram ou eliminaram as rotas metabólicas da E. coli que competem com a produção da putrescina. Depois eles eliminaram as rotas que degradam o composto químico, além de amplificar a produção da enzima Spec C, que converte o composto ornitina em putrescina.
Finalmente, o exportador de putrescina, que permite a excreção intracelular da putrescina foi ajustado com um regulador global para aumentar a concentração do composto.
Industrialmente competitivo
O resultado final dessa manipulação genética e metabólica foi uma cepa de E. coli capaz de produzir 24,2 gramas por putrescina por litro de solução bacteriana.
Os pesquisadores descobriram que a E. coli pode tolerar uma concentração de até 0,5 M de putrescina, o que é 10 vezes superior à concentração do composto no microorganismo natural.
Esse nível de tolerância foi uma surpresa para os cientistas, significando que a bactéria pode ser ajustada para produzir um excesso de putrescina que se torna competitivo em termos industriais.
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