Ingeniería genética de microalgas para una producción más ecológica de biomasa y combustible
El objetivo del proyecto 'Towards a better sunlight to biomass conversion efficiency in microalgae' (SUNBIOPATH) consistió en aumentar la producción de biomasa con Chlamydomonas reinhardtii y Dunaliella salina, dos especies de microalgas verdes. Los científicos investigaron los procesos fotoquímicos y de captura de la luz del sol en los complejos recolectores (LHC) presentes en los cloroplastos de este tipo de algas. Estudiaron también las rutas bioquímicas y los mecanismos de señalización que intervienen en la síntesis de ATP en las células del alga. Se evaluó el crecimiento y la eficacia de la fotoconversión de cepas de microalgas mutantes específicas en fotobiorreactores de diferentes tamaños, de más pequeños a más grandes, hasta un máximo de doscientos cincuenta litros. Algunos de los parámetros utilizados para la evaluación comparativa de la productividad son la generación de biometano, la reducción de emisiones de dióxido de carbono (CO2) y la producción de biomasa. Los miembros del proyecto diseñaron un microespectrofotómetro con detección asistida por ordenador de mutantes fotosintéticos para analizar más de diez mil células transformadas (células que expresan genes procedentes de AND introducido externamente). De los cuatro mutantes de interés aislados, uno de ellos presentaba alteración del gen PTOX2 que codifica para la plastoquinol oxidasa, una enzima implicada en la fotosíntesis. Los otros tres mutantes presentaban alteración en el complejo recolector. Los análisis mostraron que las células genomanipuladas con un complejo recolector más pequeño permitirían una penetración más profunda de la luz en las capas de los fotobiorreactores, lo que aumentaría la eficacia de la fotosíntesis. Para aplicar estas ventajas, se generó un reactor de ondas de superficie que maximiza el crecimiento de los mutantes con un complejo recolector más pequeño. En el complejo recolector se caracterizó la proteína del Lhc, que une pigmentos como la clorofila y los carotenoides, y se investigaron dos factores (Nab1 y proteína Cas) que controlaban su expresión. Estos hallazgos proporcionan información sobre la regulación de la respuesta a la luz de las microalgas C. reinhardtii. Los miembros del proyecto identificaron también seis enzimas limitantes para la fijación de CO2 en el cloroplasto durante la fotosíntesis. Con objeto de aumentar la fijación del CO2, se diseñó un vector para la expresión directa de una de estas enzimas. Los resultados del proyecto SUNBIOPATH, gracias a la genomanipulación de cloroplastos y la producción de biometano, facilitarán el diseño de nuevas soluciones para la valorización de la biomasa de microalgas Además, el desarrollo de combustible de microalgas permitirá reducir la dependencia de los combustibles fósiles y disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero.
