Destacan por su trabajo en desarrollar un plaguicida amigable con el medio ambiente
Alumnos y Alumnas de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM), con la asesoría con Javier Barrios González, del Departamento de Biotecnología de la Unidad Iztapalapa, han conquistado por dos años consecutivos preseas importantes en su participación en modalidad para Latinoamérica de la iGEM Design League, la mayor competencia internacional de Biología Sintética.
El doctor Barrios González señaló que en 2021 conquistaron el primer lugar en la categoría Alimentos y Nutrición y el segundo sitio global (que consta de cuatro categorías). El premio principal fue una visita con gastos pagados a Boston, donde visitaron Ginkgo Bioworks, una de las más destacadas empresas de Biología Sintética en el mundo, así como a famosas universidades como el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en tanto que para 2022 obtuvieron la medalla de oro, señaló en entrevista el estudioso de Ingeniería genética.
Indicó que el equipo lleva el nombre de iGEM UAM y el proyecto con el cual participaron en 2021 fue “Spidicide”, consistente en producir el veneno de dos arañas australianas, en una levadura genéticamente modificada para expresarlos. Estos venenos tienen la particularidad de afectar a los insectos que son plaga del nopal, sin perjudicar a los agricultores, los consumidores o insectos benéficos como las abejas, además de no contaminar los mantos freáticos (agua subterránea).
El proyecto requirió dividir a los participantes en subgrupos, siendo uno de ellos el encargado de la parte de Biología Sintética (construir microorganismos que hagan cosas nuevas y resuelvan problemas), asesorado por el doctor Barrios González como Investigador Principal.
Otros fueron asesorados por María del Rosario Tarrago Castellanos, del Departamento de Biología de la Reproducción de la División de Ciencias Biológicas y de la Salud de la Unidad Iztapalapa, en aspectos de Bioética; Carlos Antonio Ulin Jiménez, en el Departamento de Ciencias Básicas de la División de Ciencias Básicas e Ingeniería de la sede Azcapotzalco, con modelamiento molecular; y Yenizey Merit Álvarez Cisneros, del Departamento de Biotecnología de la División de Ciencias Biológicas y de la Salud del campus Iztapalapa, quien brindó gran apoyo y coordinación administrativa.
Para 2022, el mismo equipo participó en el concurso mundial de iGEM, cuya final se realizó, frente al jurado en París, Francia, y donde compitieron 350 equipos de universidades de 46 países. Es considerado el más importante en el tema de Biología Sintética en el mundo y tiene como objetivo solucionar problemas locales encaminados a contribuir al desarrollo de las comunidades y países.
En esta ocasión, iGEM UAM obtuvo la medalla de oro, galardón otorgado cuando el proyecto demuestra excelencia en los diferentes aspectos evaluados, teniendo como contrincantes a equipos de universidades como Cambridge, Munich, Imperial College de Londres, Yale y MIT, entre otras.
iGEM UAM participó con la continuación del proyecto anterior, aunque en este caso no sólo se usaron plataformas bioinformáticas y simuladores de experimentos, sino que se realizaron los experimentos reales en el laboratorio del doctor Barrios.
Grecia García Elizalde y Benoni Emmanuel Rojas Ramírez, dos de los líderes del grupo, hoy egresados de la Licenciatura en Biología Bioquímica Industrial de la Unidad Iztapalapa, explicaron que la historia de esta experiencia comenzó en 2020 cuando iniciaron un proyecto y tuvieron la inquietud de participar en el certamen, en consecuencia, lanzaron una convocatoria y poco a poco llegaron estudiantes de distintas carreras de las unidades Iztapalapa y Cuajimalpa.
El objetivo fue disminuir los estragos causados por plagas que se encuentran presentes en los cultivos de nopal, siendo la Ciudad de México uno de los principales productores a nivel nacional.
Dado que la temática de la competencia era “solucionar problemas locales por personas locales” se realizaron visitas a la comunidad de Milpa Alta, en ellas se concluyó que el “picudo barrenador”, un insecto del orden Coleóptera, es la plaga que más estragos causa en estos cultivos.
Fue así que iniciaron una extensa búsqueda bibliográfica que condujo a identificar la existencia de proteínas presentes en los venenos de araña capaces de actuar como insecticidas, por lo que se seleccionaron dos proteínas provenientes de dos arañas australianas distintas.
Esta investigación derivó en el diseño de “Spicide-Cx”, un bioplaguicida que busca ofrecer una alternativa sustentable al sector agrícola mexicano.
Ambos expusieron que la participación del grupo durante 2021 se basó principalmente en el desarrollo teórico del proyecto, por ello utilizaron herramientas computacionales para el diseño de un circuito genético (de DNA) para la producción de estas proteínas en una levadura, y se propuso un modelo matemático donde describieron los parámetros fundamentales para la producción en un biorreactor.
Además del trabajo en modelado computacional de proteínas, el equipo realizó entrevistas en varias comunidades para garantizar que este proyecto fuera útil para los agricultores.
Para participar en el concurso mundial, temporada 2022, el reto fue aún más grande, “porque se nos pidió desarrollar la parte experimental del proyecto”, llevarlo de la teoría al laboratorio.
“Partimos del diseño del circuito genético y se enviaron a sintetizar las piezas de ADN con una empresa. Una vez que las recibimos comenzamos a realizar los experimentos de laboratorio para construir las dos cepas de la levadura Pichia pastoris capaces de expresar estas moléculas”.
García Elizalde y Rojas Ramírez colaboraron con el doctor Barrios González en la parte de Biología Molecular y en la construcción de un nuevo microorganismo para combatir las plagas, ya que “nos dimos cuenta de que los productores quitaban a mano los insectos o usaban plaguicidas como el malatión, que son malísimos para la salud, dañan a los polinizadores y contaminan las aguas subterráneas, ya que son difíciles de degradar”.
En ese sentido, “nos propusimos crear proteínas que no existían y ver cómo se daba el acoplamiento molecular, si iba a los canales de calcio o sodio del insecto, pero no al de humanos y de insectos benéficos. Nos dedicamos a hacer una construcción (o circuito genético) de ADN (ácido desoxirribonucleico), la cual después se introdujo la levadura, que es buena para secretar proteínas que no son de ella, es decir, traemos el ADN de otros organismos o incluso sintético”.
El investigador explicó que “estudiando, descubrimos que el veneno de dos arañas australianas atacaba los canales celulares de calcio del insecto y otra el de sodio”, y cuando estos canales se bloquean “le va muy mal al insecto”.
Para obtener el veneno se decidió sintetizar el ADN del gen del veneno, pero ya con las modificaciones (procesamiento) que sufre dentro de las glándulas de las arañas.
Posteriormente se utilizó otra proteína fusionada, una lectina (de origen vegetal) que guía el veneno a la hemolinfa del insecto. Se agregaron algunos aminoácidos entre estas 2 proteínas, para dar flexibilidad a las moléculas y así garantizar su actividad, lo que se comprobó con el modelamiento computacional (y acoplamiento molecular) de las proteínas.
Es conveniente recordar que el ADN no puede salir del núcleo, y que para que los genes se expresen las células usan un intermediario que es el ARN (ácido ribonucleico), que es una copia inversa del gen que sí puede salir del núcleo e ir al citoplasma. Ahí, los ribosomas empiezan a traducir y generar la producción de la proteína que estaba codificada en el ADN.
Volviendo al proyecto, una vez formados los circuitos genéticos se introdujeron en la levadura, por lo que esto representa el corazón de este proyecto, dijo el investigador.
Enfatizó que aportaciones importantes de este trabajo fueron la identificación del problema y cómo darle solución mediante la Biología Sintética, sin causar daño a quien lo trabaja o a la naturaleza, así como el aprendizaje de los alumnos con esta experiencia y el poner en alto el nombre de la UAM.
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