Manipulación de reguladores globales para la síntesis de bioproductos en Escherichia coli.

EGOBURO, DIEGO E.; MANUEL SANTIAGO GODOY; DIAZ PEÑA, ROCIO; MEZZINA, MARIELA P.; ÁLVAREZ, DANIELA S.; PETTINARI, M. JULIA

Ciudad de Buenos Aires

Congreso; XV Congreso Argentino de Microbiología (CAM 2019) XIV Congreso Argentino de Microbiología General (XIV SAMIGE) V Congreso Argentino de Microbiología de Alimentos (V CAMA) V Congreso Latinoamericano de Microbiología de Medicamentos y Cosméticos; 2019

La regulación transcripcional en {Escherichia coli} comprende una red de reguladores tanto específicos como globales. Estos últimos controlan operones relacionados con el metabolismo central afectando tanto el flujo de carbono como el poder reductor. Entre los diferentes reguladores globales que afectan el metabolismo central, en este trabajo estudiamos a ArcA, CreC, Cra y Rob. ArcA es conocido como uno de los principales reguladores del metabolismo del carbono en respuesta a disponibilidad de oxígeno, mientras que CreC responde tanto a la fuente de carbono como a las condiciones de aireación. La mayoría de los genes diana de Cra codifican enzimas involucradas en el metabolismo central del C. Rob está relacionado con la tolerancia a solventes y afecta genes del metabolismo de la glucosa y el ciclo de Krebs. La manipulación de reguladores globales es una de las estrategias utilizadas para la construcción de cepas adecuadas para la síntesis de bioproductos. Sin embargo, los efectos pleiotrópicos de estos reguladores no siempre son predecibles, ya que pueden variar en diferentes condiciones y usualmente son cepa-dependientes. Este trabajo tuvo como objetivos analizar y comparar los efectos de estos reguladores sobre el metabolismo y la síntesis de biocompuestos. Se utilizaron mutantes de deleción de {E. coli} BW25113, cuyo genoma esta secuenciado. La producción de compuestos endógenos (ácidos orgánicos y etanol) y no endógenos (Polihidroxibutirato y 1,3-propanodiol) fue evaluada en diferentes condiciones de aireación y medios de cultivo (M9 y LB) suplementados con glucosa o glicerol. Además, estudiamos los efectos de cada mutación sobre la tolerancia a estrés en cultivos en M9 glucosa en condiciones de baja y alta aireación. Los resultados fueron analizados mediante estadística multivariada (Análisis de Componentes Principales y de Agrupamiento Jerárquico). La comparación simultánea de los efectos de cada regulador en las diferentes condiciones de crecimiento permitió discriminar fenotipos particulares que pueden ser atribuidos a cada mutante y evidenció que Cra y ArcA son los reguladores con los efectos más importantes sobre el metabolismo bacteriano. Estas dos cepas resultaron ser los contextos genéticos más adecuados para la síntesis de succinato y 1,3-propanodiol (1,3-PDO), respectivamente. La mutante Δcra fue adicionalmente modificada para incrementar la producción de este ácido, logrando un aumento del 80% con respecto a la cepa salvaje. La producción de 1,3-PDO en la cepa ΔarcA fue optimizada sobreexpresando {phaP}, lo cual permitió obtener 23,94 g.L^-1 de diol (100% más que cepa salvaje) con una productividad de 0,5 g.L^-1.h^-1, en cultivos en biorreactor.Como conclusión, logramos discriminar fenotipos particulares para cada mutante a pesar del efecto pleiotrópico de estos reguladores globales, revelando además que las cepas Δcra y ΔarcA son las más adecuadas para la síntesis de compuestos de interés industrial.