Los avances en la ingeniería de proteínas continúan sorprendiendo a la comunidad científica, y en esta ocasión, un grupo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha logrado mejorar significativamente la eficiencia de la rubisco, una enzima clave en el proceso de fotosíntesis. Este descubrimiento podría tener implicaciones importantes para el aumento de la producción agrícola y la sostenibilidad alimentaria a nivel global.
La rubisco, que cataliza la reacción fundamental de incorporación de dióxido de carbono en compuestos orgánicos para la producción de azúcares, es la enzima más abundante en la Tierra. Sin embargo, su ineficiencia ha sido un obstáculo durante décadas en los esfuerzos por mejorar la fotosíntesis. Este nuevo estudio, liderado por la estudiante de posgrado Julie McDonald, ha identificado mutaciones en una versión bacteriana de la rubisco que podrían incrementar su eficiencia catalítica en hasta un 25% mediante un proceso conocido como evolución dirigida.
Mejoras en la rubisco bacteriana
Los investigadores comenzaron utilizando una rubisco aislada de bacterias semiaeróbicas del grupo Gallionellaceae, que se destaca por ser una de las versiones más rápidas de esta enzima en la naturaleza. A través de seis rondas de evolución dirigida, lograron identificar tres mutaciones que mejoraron la resistencia de la rubisco al oxígeno, permitiendo que la enzima interactúe preferentemente con el dióxido de carbono, lo que se traduce en una mayor eficiencia en la carboxilación.
Uno de los aspectos más interesantes de esta investigación es la metodología utilizada. En lugar de recurrir a la clásica PCR propensa a errores, que limita la cantidad de mutaciones que se pueden generar y examinar, el equipo del MIT implementó una técnica más avanzada llamada MutaT7. Esta técnica permite realizar tanto la mutagénesis como la selección en células vivas, acelerando considerablemente el proceso de evolución dirigida y aumentando el número de mutaciones analizadas.
Los resultados obtenidos son prometedores no solo para la biología sintética, sino también para la agricultura. Se estima que las plantas pierden aproximadamente un 30% de la energía solar absorbida a través de un fenómeno conocido como fotorespiración, que ocurre cuando la rubisco reacciona con oxígeno en lugar de con dióxido de carbono. Mejorar la eficiencia de esta enzima podría ayudar a optimizar la producción de cultivos, lo que resulta vital en un mundo que enfrenta desafíos relacionados con el cambio climático y la creciente demanda de alimentos.
Matthew Shoulders, profesor de química en el MIT y coautor del estudio, subraya que este avance abre nuevas vías de investigación y plantea la posibilidad de diseñar formas mejoradas de rubisco para su uso en plantas. La relevancia de este trabajo radica en su potencial para incrementar la productividad agrícola, un objetivo que no solo es científico, sino que también se alinea con la necesidad de asegurar la seguridad alimentaria en el futuro.
