PhaP phasin increases solvent tolerance in Escherichia coli

DANIELA S. ÁLVAREZ; MARIELA P. MEZZINA; M. JULIA PETTINARI; PABLO I. NIKEL

Rosario, Santa Fe

Congreso; XXIII Congreso Latinoamericano de Microbiología y XIV Congreso Argentino de Microbiología ALAM-CAM 2016; 2016

Asociación Latinoamericana de Microbiología (ALAM) Y Asociación Argentina de Microbiología (AAM)

El interés en la búsqueda de combustibles y otros productos que se produzcan a partir de sustratos renovables se ha incrementado en los últimos años, debido a la baja disponibilidad de recursos derivados del petróleo y como una alternativa más ecológica a los mismos. El etanol y el butanol son dos de los biocombustibles más difundidos y pueden obtenerse mediante fermentación microbiana. Sin embargo, la toxicidad de estos compuestos inhibe el crecimiento microbiano, limitando también la concentración máxima de biocombustibles obtenible. Debido a ello, una de las estrategias empleadas para mejorar los microorganismos productores involucra la obtención de cepas que toleren altos niveles de estos productos. La phasina PhaP de Azotobacter sp. FA8 (PhaPAz) es una proteína que se encuentra asociada a gránulos de poli(3-hidroxibutirato), un polímero biodegradable acumulado por varias especies bacterianas. PhaPAz ejerce un efecto protector en E. coli, dado que confiere a las células mayor resistencia tanto a estrés térmico como a estrés oxidativo mediado por paraquat. Este efecto protector se relaciona a la actividad chaperona de PhaPAz. Se ha observado que la expresión controlada de chaperonas como GroEL aumenta la tolerancia a solventes como el etanol y el butanol en E. coli. En base a estas observaciones se decidió estudiar el efecto de PhaPAz en la tolerancia de E. coli a solventes, tales como etanol, butanol y 1,3-propanodiol (1,3-PDO). Para ello se utilizó una cepa de E. coli transformada con el plásmido pADP2 que expresa phaPAz, utilizando la misma cepa transformada con el vector vacío como control. La tolerancia a solventes se analizó en curvas de crecimiento en lote desarrolladas en medio LB, agregando los distintos solventes a diferentes concentraciones. Se utilizaron las siguientes concentraciones sub-letales de cada uno de los solventes: 5% y 6% (v/v) etanol, 0.5% y 0.75% (v/v) butanol, y 8% y 10% (v/v) 1,3-PDO. La sobre-expresión constitutiva de phaPAz determinó un aumento en el crecimiento bacteriano en presencia de etanol y butanol en todas las concentraciones analizadas con respecto a la cepa control. En el caso de 1,3-PDO, el aumento en el crecimiento se observó sólo durante la fase exponencial. En todos los casos analizados, PhaPAz también produjo un aumento en la velocidad de crecimiento. Además, se analizó el efecto de PhaPAz en el crecimiento y en la producción de etanol en una cepa recombinante de E. coli que sobre-expresa la alcohol/aldehído deshidrogenasa adh de Leuconostoc mesenteroides. Se observó que, en condiciones de microaerobiosis, la cepa que produce Adh y PhaPAz crece más y produce mayores niveles de etanol con respecto a la cepa control. Teniendo en cuenta estos resultados, puede concluirse que PhaPAz aumenta la tolerancia a solventes (tanto añadidos externamente como producidos endógenamente) en E. coli , pudiendo ser utilizada como herramienta biotecnológica en bioprocesos diseñados para la síntesis de biocombustibles.