Conversión de Escherichia coli para generar toda la biomasa de carbono a partir de CO2

Área de la Ciencia:

• Biología sintética
• Ingeniería microbiana
• Biotecnología

Sus antecedentes:

• El mundo biológico se divide en autótrofos (usuarios de CO2) y heterótrofos (consumidores de compuestos orgánicos).
• La ingeniería de organismos heterótrofos para utilizar el CO2 como única fuente de carbono es un gran desafío para las tecnologías sostenibles.
• El logro de esta transformación tiene amplias implicaciones para el almacenamiento de energía renovable y la producción de alimentos.

Objetivo del estudio:

• Para diseñar un organismo modelo heterotrófico, Escherichia coli, para crecer únicamente con CO2.
• Demostrar la viabilidad de la fijación de CO2 y la producción de biomasa en una bacteria modificada.
• Promover la bioproducción sostenible permitiendo la utilización del CO2.

Principales métodos:

• Escherichia coli de ingeniería mediante la coexpresión de Rubisco, fosforibulokinasa y formato deshidrogenasa.
• Formato utilizado como fuente de reducción de potencia y energía, producible electroquímicamente.
• Evolución continua empleada en laboratorio en un quimiostato bajo una limitación creciente de carbono orgánico.

Principales resultados:

• Ingeniería exitosa de Escherichia coli para fijar el CO2 y producir todo el carbono de la biomasa.
• Crecimiento autotrófico logrado en la cepa de ingeniería en escalas de tiempo de laboratorio.
• Se ha confirmado la fijación de CO2 mediante experimentos de etiquetado isotópico.

Conclusiones:

• Demostró la ingeniería exitosa de una bacteria heterotrófica para el crecimiento autotrófico utilizando CO2.
• Este trabajo supera un desafío importante en la ingeniería microbiana para aplicaciones sostenibles.
• El sistema desarrollado proporciona una plataforma para futuros avances en la utilización y la bioproducción de CO2.