Un nuevo avance convierte al bisabolane en un biocombustible alternativo

Nuevos avances en el terreno de los biocombustibles avanzados podrían aportar alternativas de biosíntesis al combustible diésel D2, más ecológicas y eficientes, al facilitarse la producción a partir de microbios tomando como base al bisabolane, un compuesto químico empleado en perfumes. Así lo determina el trabajo de un equipo de especialistas del Joint BioEnergy Institute (JBEI), que ha recogido y ampliado una investigación anterior sobre el mismo tema.

Estos avances han sido difundidos en una nota de prensa del Lawrence Berkeley National Laboratory, también perteneciente al Departamento de Energía de los Estados Unidos, y en un artículo de la revista especializada Structure, de Cell Press, titulado "Structure of a Three-Domain Sesquiterpene Synthase: A Prospective Target for Advanced Biofuels Production”.

Una parte de los integrantes de este equipo de investigación había descubierto ya, en un anterior trabajo, que el bisabolane, un compuesto químico de la clase de los terpenos utilizado en fragancias y aromas, posee inmejorables condiciones como alternativa de biosíntesis frente al combustible diésel D2, generando gran interés en la comunidad científica y en la industria energética y del transporte.

En esta ocasión, un segundo equipo de investigadores del JBEI ha determinado las características de la estructura de cristal tridimensional de una enzima que es clave para impulsar la producción microbiana del bisabolane como un biocombustible avanzado, abriendo de esta forma una nueva alternativa más eficiente desde el punto de vista ambiental en este campo.

Un paso adelante

El equipo de ingenieros e investigadores del JBEI, dirigido por los especialistas Paul Adams y Jay Keasling, ha resuelto la estructura cristalina de una enzima que funcionaba como cuello de botella, impidiendo la conversión de los microbios de los azúcares simples en bisabolane.

Como resultado, al obtenerse la estructura de alta resolución de esta enzima, denominada AgBIS, será posible el diseño de los cambios necesarios en el esquema propuesto, que permitan que los microbios incrementen la producción de bisabolane y lo generen a mayor velocidad.

Al mismo tiempo, la nueva información obtenida podría permitir el desarrollo de otros tipos de combustibles similares al bisabolane, además de aportar las pistas para evitar problemas de rendimiento y lentitud en la producción microbiana. El desarrollo forma parte de una colaboración entre varias instituciones, dirigidas por el Lawrence Berkeley National Laboratory.

Anteriormente, los investigadores del JBEI identificaron al bisabolane como un potencial nuevo biocombustible avanzado, que podría reemplazar el diésel D2, combustible estándar en la actualidad en los motores diésel. Se trataría de una alternativa ecológica y renovable, que se produciría sin alterar el desarrollo de cultivos empleados con fines alimenticios.

Aplicaciones en otros campos

Utilizando las herramientas de la biología sintética, los investigadores diseñaron las cepas de bacterias y levaduras para producir bisabolane a partir de azúcares simples. Aunque la opción se muestra como muy prometedora, los rendimientos del bisabolane tienen que ser mejorados aún, para que la producción microbiana de este combustible pueda ser comercialmente viable.

Precisamente, el desconocimiento de la estructura cristalina de la enzima AgBIS era uno de los principales escollos en ese camino. Los nuevos datos guiarán ahora a los expertos hacia la mejora de a eficiencia catalítica y la estabilidad de las producciones microbianas, lo que debería conducir a un escenario de generación de bisabolane más cercano a la competitividad económica buscada.

La enzima AgBIS se compone de tres dominios helicoidales, una estructura única que tiene importancia en distintos campos. Favorecer el conocimiento de estas estructuras y funciones puede llegar a tener una gran cantidad de aplicaciones prácticas, además de los biocombustibles avanzados, debido a que estas enzimas producen una amplia variedad de productos químicos especializados.

La resolución de la estructura de cristal tridimensional de AgBIS fue posible gracias al uso de los equipos de cristalografía del laboratorio especializado Advanced Light Source (ALS), que forma parte del Departamento de Energía. Esta investigación, que aún continúa en el camino de potenciar la producción de bisabolane y en otros campos de acción, fue apoyada por la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE).