nvestigadores del Instituto Milenio de Biología Integrativa (iBio) trabajan en tecnologías que permiten a la levadura responder a impulsos de luz.
Con uso de procesos basados en luz y de genética (optogenética), se ha logrado dar nuevas características y propiedades a la levadura utilizada en cervecerías y panaderías. Investigadores tomaron genes del hongo modelo Neurospora crassa, y los transfirieron a Saccharomyces cerevisiae, la levadura utilizada desde tiempos bíblicos en la fermentación de alimentos y bebidas, confieriéndole la capacidad de detectar y responder a la luz. Así, los científicos del iBio lograron gracias a la utilización de técnicas moleculares y procesos ópticos, el control y activación de genes por luz en levadura. El uso de este tipo de tecnologías podría ayudar a optimizar procesos biotecnológicos, sobretodo en condiciones industriales donde se trabaja con altos volúmenes de esta levadura.
La optogenética es la disciplina que estudia el uso de la luz como una señal para activar o apagar características particulares en un organismo, lo cual permite un exquisito y preciso control de la expresión génica. La técnica consiste en introducir genes que codifican para proteínas sensibles a luz, dentro de un organismo incapaz de responder a esta señal, de manera que ahora esa fotorecepción quede conectada con la expresión de una característica de interés. Así, científicos del iBio, “le pusieron ojos” a la levadura, la cual es naturalmente ciega a la presencia de luz, permitiéndole detectar luz azul y responder a la presencia de esta.
“La optogenética, o utilizar luz para el control de los genes, justamente se refiere a manipular luz/oscuridad como una señal para controlar qué ocurre dentro de una célula, algo que se ha estado haciendo en los últimos años en diversos organismos, incluyendo animales. Es como poder ponerle un “interruptor” o “control remoto” a las células, el cual responde no sólo a la presencia o ausencia de luz, sino que el nivel de respuesta depende de la intensidad de esta, explicó El Dr. Luis Larrondo, director del Instituto Milenio de Biología Integrativa (iBio) y académico de Pontificia Universidad Católica.
La primera parte de esta investigación se publicó en la revista mBio, de la American Society for Microbiology, donde también participó el Dr. Francisco Salinas, quien recientemente se integró al plantel académico de la Universidad Austral de Chile. La propiedad que se buscó controlar por luz en la levadura, fue el atributo de flocular, lo que se refiere al proceso de aglomeración de células, haciendo que caigan al fondo de un recipiente. Así, se puede crecer la levadura en medio líquido hasta que, en respuesta a prender la luz se les ordena caer al fondo del recipiente. Dicho atributo, y modularlo de forma controlada, es una propiedad apetecida en la industria biotecnológica.
Junto con describir este “interruptor optogenético” en levaduras, los investigadores del iBio han estado trabajando, con el apoyo de la Fundación Copec-UC en el desarrollo de un prototipo que permita entregar luz de forma homogénea y controlada a cultivos de levadura presentes en fermentadores de grandes volúmenes. “Por un lado, hemos estado optimizando la parte molecular (el desarrollo del interruptor optogenético) y por otro, en la parte técnica ingenieril, para sacarle el máximo provecho a nuestro sistema” explicó el director de IBio.
Actualmente están concentrados en mejorar más aun la sensibilidad y rango de respuesta de este interruptor optogenético en levadura, de manera que la intensidad de las respuestas a luz sea aún mayor. Volviendo a la analogía anterior, si lo que ya hicimos fue ponerle ojos a la levadura, ahora estamos poniéndole anteojos, de manera que mejore su vista. Así, estamos logrando que tenga respuestas (que se prendan genes de interés) a niveles muy bajos de luz, y que el máximo nivel de “prendido” sea aún más alto de lo ya descrito” comenta Larrondo. Y aun cuando el uso de la luz para prender y apagar genes (la optogenética) es algo que ha estado en auge en los últimos años, el gran desafío sigue siendo lograr mayor precisión el cómo se puede utilizar para controlar de forma precisa propiedades biológicas.