Autores: Dr. Amador Campos-Valdez ^a, Dra. Leticia Casas-Godoy*^b

^a Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco A.C., Camino Arenero 1227, Col. El Bajío, Zapopan, Jal., México. acampos_posdoc@ciatej.mx

^b CONACYT - Centro de Investigación y Asistencia en Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco A.C., Camino Arenero 1227, Col. El Bajío, Zapopan, Jal., México. lcasas@ciatej.mx

*Autor de correspondencia: lcasas@ciatej.mx

"Enzimas, Ómicas y Bioinformática en el Combate

Contra la Contaminación por Plásticos"

Imagina por un momento un mundo sin contaminación plástica. ¿Te parece un sueño? La ciencia está trabajando para convertirlo en realidad, y entre las soluciones más innovadoras destacan el uso de técnicas ómicas y la bioinformática. Acompáñanos para conocer cómo la biotecnología trabaja utilizando estas herramientas en busca de un futuro más sostenible enfrentando el desafío de la contaminación plástica en nuestro planeta.

Plástico por doquier: las enzimas al rescate

Cada año, millones de toneladas de plásticos son desechados, causando así daños irreparables a los ecosistemas. A medida que el problema se agrava, se vuelve crucial encontrar soluciones eficientes. Ante este panorama, las enzimas degradadoras de plásticos surgen como una esperanza. Este variedad de proteinas, producidas por ciertos microorganismos, actúan como tijeras moleculares que cortan los plásticos en pedazos más pequeños y menos dañinos. Si bien ya se han identificado enzimas capaces de degradar ciertos plásticos, la búsqueda de enzimas más eficientes y versátiles sigue siendo esencial para combatir la contaminación plástica. En este contexto, las ómicas y la bioinformática emergen como herramientas fundamentales para impulsar el descubrimiento y desarrollo de nuevas enzimas degradadoras de plásticos. La investigación de estas enzimas no sólo contribuye a la reducción de residuos plásticos, sino que también abre la puerta a nuevas aplicaciones en la industria y el medio ambiente.

Desentrañando el misterio de las enzimas anti-plástico con técnicas ómicas

Las ómicas, en términos simples, son lupas científicas que permiten identificar y caracterizar enzimas degradadoras de plásticos prometedoras de manera rápida y precisa. Estas técnicas permiten a los científicos explorar y comprender mejor los mecanismos moleculares subyacentes en la degradación de plásticos. Algunas de las principales ómicas, y sus funciones en el tema de degradación de plásticos, son:

Genómica

Se dedica al estudio del ADN completo de un organismo y permite identificar genes específicos. Al secuenciar genomas completos, se pueden localizar genes de enzimas involucradas en la degradación del plástico.

Transcriptómica

Analiza el ARN mensajero (ARNm) de un organismo para comprender qué genes son expresados activamente en un momento específico. Al estudiar la expresión génica en microorganismos expuestos a plásticos, se pueden identificar genes que se activan en respuesta a estos materiales, lo que sugiere un posible papel en la degradación del plástico.

Proteómica

Examina las proteínas producidas por un organismo, proporcionando información valiosa sobre su función y estructura. Al comparar proteínas de microorganismos capaces de degradar plásticos con aquellos que no lo hacen, se pueden identificar enzimas específicas involucradas en la degradación y estudiar cómo interactúan con los plásticos.

Metabolómica

Estudia los productos químicos (metabolitos) producidos por las células durante el proceso de degradación del plástico. Esto permite a los científicos seguir el proceso de degradación, identificar productos intermedios y comprender mejor cómo las enzimas actúan sobre los plásticos.

Bioinformática: Números y datos en la cruzada contra la contaminación plástica

La bioinformática es una disciplina que combina biología, informática y estadística para analizar y gestionar grandes conjuntos de datos. En el estudio de enzimas degradadoras de plásticos, la bioinformática juega un papel esencial en el manejo y análisis de datos generados por técnicas ómicas. La bioinformática permite el manejo eficiente de enormes volúmenes de datos y la interpretación de estos para identificar patrones y tendencias relevantes

Una herramienta clave en la bioinformática es la búsqueda de secuencias. Al comparar secuencias de ADN, ARN o proteínas con bases de datos públicas, se pueden identificar genes y proteínas con funciones similares a las enzimas ya conocidas. Esto facilita la identificación de nuevos candidatos prometedores.

El modelado de proteínas es otra técnica bioinformática importante. Al predecir la estructura tridimensional de una enzima, se puede comprender mejor cómo interactúa con los plásticos y cómo funciona a nivel molecular. Esta información es útil para mejorar la eficiencia y especificidad de las enzimas mediante ingeniería genética.

Además, el análisis de redes y la reconstrucción de vías metabólicas permite estudiar cómo las enzimas degradadoras de plásticos interactúan entre sí y con otros componentes celulares. Esto proporciona una visión más completa del proceso de degradación del plástico.

Por último, la inteligencia artificial y el aprendizaje automático pueden utilizarse para analizar conjuntos de datos ómicos y bioinformáticos, identificando patrones y relaciones que podrían pasar desapercibidos para los investigadores humanos. Esto acelera el proceso de descubrimiento y optimización de enzimas degradadoras de plásticos.

Descubrimientos emocionantes en el mundo de las enzimas destructoras de plásticos

Un descubrimiento importante en la degradación de plásticos es el de la enzima PETasa producida por la bacteria Ideonella sakaiensis. Esta enzima es capaz de descomponer plástico de tipo PET. Se han aplicado técnicas de bioinformática e ingeniería genética para estudiar y modificar su estructura con el proposito de mejorar su eficiencia degradativa.

Otro ejemplo es la enzima MHETasa, que trabaja en conjunto con la PETasa para descomponer el PET de manera eficiente. Estudios ómicos y bioinformáticos han permitido la rápida y detallada identificación y caracterización de esta enzima.

En otro caso, se ha empleado la metagenómica para estudiar comunidades microbianas de ambientes ricos en plásticos, como vertederos y océanos. Este enfoque ha permitido identificar nuevos microorganismos y enzimas capaces de degradar diferentes tipos de plásticos, ampliando el conocimiento y arsenal de herramientas en la lucha contra los plásticos.

Hacia un futuro sin plásticos: enzimas y tecnología de la mano

En resumen, las enzimas degradadoras de plásticos ofrecen una solución para la creciente contaminación plástica. Las ómicas y la bioinformática están acelerando el descubrimiento y desarrollo de enzimas más efectivas y versátiles, lo que nos acerca a un futuro más sostenible. Juntos, ciencia y tecnología nos permiten avanzar en la lucha contra la contaminación plástica y proteger nuestro planeta para las generaciones venideras.