Las células vivas producen metabolitos fluorados y bioplásticos
Los compuestos orgánicos naturales que contienen flúor son raros porque los organismos vivos, con algunas excepciones, no los producen. Los científicos estadounidenses ahora han diseñado genéticamente un huésped microbiano para el metabolismo de los organofluorados, lo que le permite producir un intermedio fluorado conocido como dicetido. Como se informó en el diario Angewandte Chemieel dicetido podría entonces utilizarse como monómero para la en vivo producción de bioplásticos fluorados.
A diferencia de la naturaleza, los químicos usan flúor a menudo. Los revestimientos de teflón para sartenes y las chaquetas Gore-Tex repelentes al agua, ambos a base de politetrafluoroetileno, vienen inmediatamente a la mente. El flúor también se encuentra en muchos productos agroquímicos y entre el 20 y el 30 % de los productos farmacéuticos modernos, desde medicamentos antipalúdicos y citostáticos hasta anestésicos de inhalación, sustitutos de la sangre y agentes de ventilación líquidos. Las moléculas organofluoradas también se utilizan en cristales líquidos para pantallas, así como en refrigerantes y propulsores que no dañan la capa de ozono.
Dado el potencial de los sistemas vivos para producir compuestos químicos altamente complejos, los investigadores que trabajan con Michelle CY Chang en la Universidad de California, Berkeley (EE. UU.), intentaron manipular la maquinaria biosintética en las células para usar bloques de construcción fluorados simples para crear nuevas moléculas diana organofluoradas. .
Para lograr esto, introdujeron genes que codifican tres enzimas particularmente eficientes de una variedad de otros microorganismos en la bacteria, Escherichia coli, para construir la vía de biosíntesis de dicetidos. Estas enzimas pueden utilizar derivados que contienen flúor de sus sustratos normales. Además, también fue necesario introducir un gen para una proteína de transporte que transporta fluoromalonato, como material de partida que contiene flúor, en la célula. Las enzimas permitieron que las células utilizaran la ruta de biosíntesis para producir fluoromalonil coenzima A y convertirla en 2-fluoro-(R)-3-hidroxibutirato dicetida con alto rendimiento.
Los investigadores introdujeron otro gen para una enzima utilizada por muchas bacterias para producir polihidroxialcanoatos (PHA), que son poliésteres que se utilizan para almacenar carbono y energía. Los PHA biodegradables se utilizan en la producción de bioplásticos para aplicaciones como envases de alimentos e implantes médicos. Los nuevos microorganismos modificados genéticamente incorporaron los dicetidos fluorados en los PHA que produjeron, generando polímeros que contenían entre un 5 % y un 15 % de monómeros fluorados. Los bioplásticos fluorados eran menos frágiles que los PHA sin flúor. La incorporación controlada de monómeros fluorados podría permitir una variación específica de las propiedades de los bioplásticos.
Los investigadores también esperan utilizar el componente clave fluoromalonil coenzima A para producir un amplio espectro de pequeñas moléculas fluoradas en células vivas para aplicaciones farmacéuticas.
