Los misteriosos microbios que prosperan en los lagos de salmuera calientes y súper salados en el fondo del Mar Rojo podrían producir un tesoro de nuevas enzimas para aplicaciones industriales, si los científicos tuvieran acceso a su generosidad biológica.

Un nuevo estudio dirigido por científicos de KAUST ahora explica una forma de explotar este vasto recurso sin explotar.

Los métodos actuales se basan en el cultivo de microbios en el laboratorio para estudiar sus características. Sin embargo, la mayoría de los microbios no se pueden cultivar y, por lo tanto, evaden el escrutinio científico. En lugar de, Investigadores de KAUST y la Universidad Técnica de Munich (TUM) en Alemania resucitaron y probaron proteínas específicas de los llamados genomas de amplificación única (SAG), genomas completos extraídos de una sola célula microbiana capturada.

"Esta es la primera vez que se utilizan SAG para producir proteínas, "dice el primer autor, Stefan Grötzinger, estudiante de doctorado que trabaja tanto en KAUST como en TUM. "La prueba de que las proteínas de las funciones deseadas se pueden obtener de los SAG podría cambiar la forma en que buscamos nuevas enzimas".

Grötzinger y sus colegas, dirigidos por el biólogo estructural de KAUST Stefan Arold con Jörg Eppinger, un químico anteriormente en KAUST, y los científicos de TUM, Dirk Weuster-Botz y Michael Groll, comenzaron con una célula microbiana extraída de una piscina de salmuera ubicada a 80 km de la costa de Jeddah y 2, 000m por debajo de la superficie del Mar Rojo. De su SAG, identificaron computacionalmente un gen que codifica una de las alcohol deshidrogenasas (ADH) del microbio, una enzima comúnmente utilizada en los alimentos, industrias farmacéutica y química.

Los investigadores primero intentaron expresar esta enzima en Escherichia coli, una plataforma bacteriana común para la producción de proteínas, pero este enfoque no produjo proteínas útiles. Luego recurrieron a un microbio diferente que vive en un ambiente altamente salino y que también se puede cultivar en el laboratorio. En este microbio, lograron obtener suficiente proteína ADH que pudieron inferir su estructura tridimensional a través de cristalografía de rayos X y realizar una caracterización bioquímica completa, incluyendo sus capacidades enzimáticas.

Sus análisis revelaron características que presumiblemente surgieron como adaptaciones a la vida en el mar caliente y salado. Por ejemplo, la proteína trabaja bajo concentraciones extremadamente altas de solvente orgánico, tolera altas temperaturas y se puede liofilizar, todas las características que hacen que la enzima sea atractiva para aplicaciones industriales comerciales, Grötzinger dice.

Pero de manera más general, él añade, el estudio proporciona una hoja de ruta sobre cómo extraer las riquezas moleculares de organismos que se encuentran en entornos extremos. Más, proporciona un ejemplo de colaboración internacional y local, uniendo a científicos en Alemania y Arabia Saudita, con la cooperación de tres unidades de KAUST:la División de Ingeniería y Ciencias Biológicas y Ambientales, el Centro de Investigación en Biociencias Computacionales y el Centro de Catálisis.