Una levadura mejorada genéticamente podría ser un nuevo endulzante

Si la producción de xilitol (azúcar de abedul) se mejora por medio de levaduras —hongo que suelen utilizar en la elaboración de pan, cerveza y vino—, también se podría emplear como edulcorante en chicles, caramelos o galletas especialmente diseñada para personas con diabetes, gracias a su bajo índice glucémico y calórico, disminuyendo incluso la aparición de caries. La solución estaría en una cepa encontrada en el municipio colombiano de Puerto López que, mejorada genéticamente y a través del silenciamiento de un gen, potenciaría la producción industrial de este azúcar.

Aunque la levadura Saccharomyces cerevisiae es un hongo unicelular que fermenta muy bien azúcares como la glucosa, no ocurre lo mismo con azúcares como la xilosa. Sin embargo, la cepa colombiana estudiada mostró una capacidad innata de usar xilosa, con la cual se puede producir un alimento rico en nutrientes para el ser humano.

Foto de Larisa Birta en Unsplash.

La doctora en Biotecnología Margareth Andrea Patiño Lagos, investigadora del grupo de Procesos Químicos y Bioquímicos de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), analizó diversas cepas de levadura en busca de una que pudiera consumir más xilosa, azúcar clave en la producción de biocombustibles como el etanol, pero también en la producción de xilitol, endulzante alternativo.

Durante años de investigación, el grupo aisló alrededor de 185 cepas de interés pero fue S. cerevisiae la que cobró más protagonismo al tener un comportamiento distinto a las demás cepas, ya que puede consumir xilosa, un descubrimiento que sorprendió a los expertos.

Gracias a esta capacidad de la cepa, la investigadora Patiño se preguntó si a partir de la xilosa era posible producir etanol ya que a partir de la glucosa, la cepa es excelente produciendo este biocombustible –muy atractivo para la industria de la automoción porque disminuye el impacto ambiental de la gasolina o el diésel–.

Sin embargo, su producción fue inferior al 2%, lo cual dirigió la investigación hacia otro producto útil, esta vez para la industria alimenticia y farmacéutica: el xilitol, compuesto del metabolismo de la xilosa que permitió que esta cepa fuera todavía más importante para estudiarla.

La levadura se consiguió de una destilería de azúcar situada en Puerto López y se almacenó en un banco de cepas del Instituto de Biotecnología de la UNAL. La investigadora la identificó una y otra vez para estar segura de que entre las S. cerevisiae de la colección esta era la que consumía el azúcar, y luego la sometió a diferentes ensayos para caracterizar sus perfiles metabólicos tanto en glucosa como en xilosa y otras mezclas de azúcares.

Utilizando cromatografía líquida de alta eficiencia se cuantificaron las concentraciones del azúcar xilosa consumidas y la producción de xilitol. Tras analizarlo, la investigadora pensó que este último aspecto se podría mejorar así que se optó por la ingeniería genética, una técnica sin precedentes que permite silenciar uno o más genes. En este caso, esto fue clave para que la cifra aumentara.

Realizar el silenciamiento del gen de interés podría hacer que otros genes se expresaran y que así la levadura tuviera una ‘boca’ más grande para comer azúcar, permitiendo que la cepa ‘ingiera’ más cantidad de xilosa y tenga una gran capacidad para producir el edulcorante de interés.

Así se aumentó la producción de xilitol a más de 1 gramo por litro de xilitol, un número bastante bueno, pero con el que la investigadora no estaba satisfecha. Por eso, añadió una técnica más: la ingeniería evolutiva, una estrategia que promueve la inducción de mutaciones en las cepas por presión selectiva potenciando los resultados obtenidos por el método genético. En este caso, llegó a producir 4.876 g/l del endulzante y aumentó en 28% el consumo del azúcar.

“La investigación busca generar un beneficio para las personas, una nueva opción que impacte de manera positiva en su salud, con cepas que tengan el mejor desempeño posible en el laboratorio y luego sean usadas como fábricas celulares en la industria alimenticia”, indica la doctora en Biotecnología.