La diversidad microbiana es un vasto reservorio de información genética valorizable mediante su aplicación industrial, desde clusters biosintéticos de moléculas bioactivas hasta genes que codifiquen enzimas para biocatálisis. La sinergia entre la microbiología y la nanotecnología para desarrollar nuevos métodos de cribado es clave para encontrar enzimas de manera más rápida y eficiente, permitiendo que los laboratorios académicos desarrollemos campañas de cribado hasta ahora limitadas a grandes empresas.

En nuestro laboratorio utilizamos selecciones biológicas o métodos de cribado de ultra-alta capacidad basados en microfluídica para encontrar genes y enzimas de interés en la diversidad natural o artificial. Las selecciones biológicas acoplan la mejora en una propiedad de interés a la supervivencia de un huésped bajo presión de selección. Utilizando este y otros métodos de ingeniería de proteínas hemos desarrollado variantes estables y solubles de enzimas para biocatálisis, como esterasas, deshalogenasas, además de proteínas fluorescentes para aplicaciones de localización in vivo a altas temperaturas.

Sin embargo, la complejidad del metabolismo celular limita la aplicación de las selecciones biológicas. La microfluídica permite la miniaturización de los ensayos, con una reducción de 1000x en coste y volumen, manteniendo velocidades de cribado de varios miles de individuos por segundo. Por lo tanto, el uso de microfluídica consigue rendimientos similares a las selecciones biológicas evitando la complejidad de las mismas. En el marco del proyecto MetaFluidics, que coordinamos desde este grupo, hemos implementado una plataforma de “sorting” basada en fluorescencia para encontrar hidrolasas termoestables en ambientes termales y otras enzimas de relevancia para biocatálisis. Para ello, ha habido que desarrollar instrumentación a la vez que nuevos huéspedes y protocolos para expresión funcional compatible con ensayos enzimáticos a altas temperaturas.