Reguladores globales en Escherichia coli: su efecto en el metabolismo central y en la síntesis de compuestos de interés biotecnológico - Egoburo, Diego Ezequiel (2019)
La manipulación de reguladores globales es una de las estrategias utilizadas para la construcción de cepas bacterianas adecuadas para la síntesis de bioproductos, debido a que este tipo de reguladores controlan, de forma conjunta, los flujos de carbono y poder reductor. Sin embargo, los efectos pleiotrópicos de estos reguladores pueden variar en diferentes condiciones y a menudo dependen de la cepa de trabajo. En este estudio se analizaron los efectos de ArcA, CreC, Cra y Rob usando mutantes de deleción única de la cepa BW25113 de Escherichia coli (E. coli), la cual está bien caracterizada y completamente secuenciada. La comparación de los efectos de cada regulador sobre la síntesis de los principales metabolitos extracelulares, la tolerancia a varios compuestos y la síntesis de bioproductos nativos y no nativos en diferentes condiciones de crecimiento permitió la discriminación de los fenotipos particulares que se pueden atribuir a las mutantes individuales, y destacó a las mutantes Δcra y ΔarcA, en las que se observaron los efectos más importantes sobre el metabolismo bacteriano. A partir de estos datos, en una prueba de concepto para analizar si sus contextos metabólicos eran adecuados para la síntesis de los biocompuestos reducidos, se utilizaron estas cepas como plataformas para la síntesis de succinato y 1,3-propanodiol (PDO). La mutante Δcra se modificó adicionalmente para potenciar la síntesis de succinato mediante la adición de enzimas que aumentan la disponibilidad de NADH y CO2, logrando un aumento del 80% en comparación con la cepa salvaje. La producción de PDO en la mutante ΔarcA se optimizó mediante la sobreexpresión de la proteína PhaP, que permitió un aumento del 230% en la síntesis del diol en comparación con la cepa salvaje. En un medio semidefinido, usando glicerol como fuente de carbono, los cultivos en biorreactor de esta cepa alcanzaron 24 g.L-1 de PDO después de 48 h, con una productividad volumétrica de 0,5 gL-1h-1.