Las vías H₂ nativas permiten la hidrogenación biocompatible de alquenos metabólicos en las bacterias

Área de la Ciencia:

• Biotecnología y Biología Sintética.
• Química verde y fabricación sostenible.
• Catálisis microbiana e ingeniería metabólica.

Sus antecedentes:

• La hidrogenación industrial utiliza predominantemente gas hidrógeno derivado de combustibles fósiles (H2), en contraste con la producción microbiana natural de H2 a partir de fuentes renovables.
• A pesar de los avances en la ingeniería biológica, el H microbiano ha sido subutilizado en la síntesis química, lo que pone de relieve una brecha en las prácticas de fabricación sostenible.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar la generación in situ de gas hidrógeno (H2O) por microorganismos no modificados para impulsar reacciones de hidrogenación biocompatibles.
• Desarrollar un sistema híbrido quimio-microbiano para la producción simultánea in vivo de sustratos y reactivos, permitiendo una síntesis química sostenible dentro de las células vivas.

Principales métodos:

• Se utilizaron microorganismos no modificados genéticamente para producir H2 in situ.
• Se emplean catalizadores de paladio (Pd) unidos a la membrana para la hidrogenación de alquenos asociados a la membrana celular.
• Biosíntesis de alceno de novo integrada en Escherichia coli diseñado para la generación simultánea de sustrato y reactivo.

Principales resultados:

• Se ha demostrado con éxito la generación in situ de H2 por microorganismos para impulsar la hidrogenación biocompatible de alquenos en la membrana celular.
• Diseñado Escherichia coli para producir alquenos y H2 simultáneamente, seguido de una biohidrogenación asociada a la membrana que produce nuevos productos metabólicos.
• La evaluación cuantitativa del ciclo de vida indicó que los sistemas híbridos quimio-microbianos que utilizan materias primas de desecho pueden superar la hidrogenación electrolítica y lograr resultados negativos para el carbono.

Conclusiones:

• Los metabolitos microbianos se pueden generar, interceptar y multiplexar metabólicamente para apoyar la catálisis biocompatible de metales de transición.
• Este trabajo establece una nueva plataforma para la síntesis química sostenible dentro de las células vivas, aprovechando la producción microbiana de H2.
• Los sistemas híbridos quimio-microbianos desarrollados ofrecen una alternativa prometedora y respetuosa con el medio ambiente a los procesos convencionales de hidrogenación.