Optimización de biocompuestos de interés industrial en Escherichia coli a partir de la manipulación de reguladores globales

M. S. GODOY; M. P. MEZZINA; M. JULIA PETTINARI

Curitiva

Jornada; XVI JORNADAS DE JÓVENES INVESTIGADORES; 2013

Asociación de Universidades Grupo Montevideo

El succinato es un derivado del petróleo a través del cual se pueden producir numerosos precursores químicos con una concomitante fijación de CO2, combatiendo asi el efecto invernadero. Estudios previos de nuestro laboratorio han demostrado que mutaciones en los reguladores globales de E. coli ArcB y CreC, provocan una desregulación en los niveles de equivalentes de reducción [NAD(P)H] que deviene en una mayor producción de compuestos reducidos, tal como el etanol y el poli-3-hidroxibutirato. En este contexto nos propusimos estudiar en mayor detalle la influencia de CreC en el metabolismo del carbono de cepas Acr+. Para ello, construimos dos cepas derivadas de E. coli K1060 (salvaje para creC y arcA): la K1060C (creC510, expresa la proteína sensora constitutivamente activa) y la DC1060 (∆creC). En una primera instancia, realizamos ensayos en frasco agitado con un medio mineral mínimo (M9), suplementado con glucosa o glicerol. Las condiciones de aireación estudiadas fueron de alta aerobiosis y microaerobiosis. En todas las condiciones, el perfil de secreción de la K1060 fue muy similar al de K1060C, sugiriendo que esta mutación en las condiciones estudiadas no genera un fenotipo diferente al de la salvaje. En baja aireación, DC1060 produjo más formiato y menos lactato que las otras cepas, tanto con glucosa (-65% y +200% resp.) como con glicerol (+150% y -79% resp.). Con alta aireación, la única diferencia significativa se vio en la producción de acetato (con glicerol como fuente de carbono), la cual fue igual entre la K1060 y la K1060C pero menor en la DC1060 (-20%). Para los ensayos en birreactor, las cepas estudiadas fueron la K1060 y DC1060, en M9 (con glucosa o glicerol) y en condiciones de microaerobiosis. Los resultados más interesantes se observaron en los perfiles de ácidos. Con glucosa, la secreción de lactato disminuyó en la cepa DC1060 un 87% comparada con la K1060. Por el contrario, en la cepa mutante, el formiato y el acetato aumentaron 195% y 68% respectivamente. Con glicerol como fuente de carbono, los principales productos fueron el formiato y el acetato. Al igual que con glucosa, ambos ácidos aumentaron (de 8±2mM a 10±1 para formiato y de 6±1mM a 7,3±0,0mM para acetato) en la cepa DC1060. La deleción del gen creC provocó que la síntesis de este compuesto aumentara 350% en glucosa y 450% en glicerol, demostrando un evidente redireccionamiento de metabolismo hacia ese producto reducido. En conclusión, los resultados obtenidos tanto en frascos agitados como en biorreactor, confirman claramente el rol de CreC en la determinación de los flujos de carbono, en cuya ausencia la síntesis de succinato aumentó, en términos relativos, de forma considerable, haciendo factible su manipulación para aumentar su producción en E. coli con fines industriales.