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INGENIERÍA METABÓLICA PARA UNA PRODUCCIÓN EFICIENTE DE ÉSTERES DE ÁCIDOS GRASOS MULTI METIL RAMIFICADOS DERIVADOS DE ETANOL

GALVAN, Virginia 1 | ROULET, Julia1 | CHOLICH, Valeria2 | BRACALENTE, Fernando1 | GRAMAJO, Hugo1 | ARABOLAZA, Ana1 INSTITUTO DE BIOLOGÍA MOLECULAR Y CELULAR DE ROSARIO 1; LABORATORIO DE TOXICOLOGÍA EXPERIMENTAL, FACULTAD DE CIENCIAS BIOQUÍMICAS Y FARMACÉUTICAS 2

INSTITUTO DE BIOLOGÍA MOLECULAR Y CELULAR DE ROSARIO 1; LABORATORIO DE TOXICOLOGÍA EXPERIMENTAL, FACULTAD DE CIENCIAS BIOQUÍMICAS Y FARMACÉUTICAS 2

Introducción y Objetivos:
Existe actualmente una gran dependencia en la utilización de recursos fósiles como fuente de energía y de precursores químicos. Dado que esta fuente es finita, resulta muy importante desarrollar nuevas estrategias que permitan la obtención de dichos compuestos de manera renovable. En este contexto, mediante técnicas de ingeniería metabólica y genética, se construyó una cepa de Escherichia coli recombinante capaz de sintetizar ácidos grasos multi-metil ramificados (AGMR) y ésteres derivados de los mismos (EMR). Estos compuestos presentaron buenas características para su posible aplicación como biolubricantes. El sistema básico consta de de la expresión heteróloga de tres enzimas de Mycobacterium tuberculosis: la enzima MAS, una PKS iterativa tipo I que sintetiza un ácido micoserósico, la acil-AMP ligasa Faal28 que transfiere la molécula de ácido graso iniciador a MAS y la aciltransferasa PapA5 que cataliza la transesterificación del ácido micoserósico con el alcohol aceptor. PapA5 es capaz de utilizar una amplia variedad de alcoholes para esta reacción. El objetivo aquí, fue explorar alternativas para la producción de EMR empleando un alcohol de cadena corta como el etanol. Para ello, nos propusimos construir cepas de E. coli recombinantes capaces de producir el etanol necesario de manera endógena, así como caracterizarlas in vivo para la producción de este alcohol y de las correspondientes ceras. Se evaluaron dos estrategias para la biosíntesis de etanol mediante la expresión heteróloga de distintas enzimas: A) Alcohol deshidrogenasa (AdhE) de E. coli que cataliza la reducción de acetil- CoA a etanol en una reacción en dos pasos (la versión utilizada posee una mutación que le permite estar activa en condiciones aeróbicas); B) a partir de las enzimas Piruvato decarboxilasa (Pdc) y Alcohol deshidrogenasa (AdhB) de Zymomonas mobilis que catalizan la reducción de piruvato a etanol.
Materiales y Métodos:
Se evaluó cualitativamente la producción de ceras a través de ensayos de bioconversión en medio rico y medio mínimo con glucosa, seguido de extracción de lípidos y cromatografía en capa delgada. Asimismo, se cuantificó la producción de etanol mediante el método de microdifusión y titulación.
Resultados:
Los resultados obtenidos indican que las dos estrategias llevan a una eficiente producción de etanol, y se detectó un gran incremento en la biosíntesis de este alcohol en medio mínimo con glucosa, suficiente para obtener una cantidad de ceras similar a la observada en el control (agregado exógeno de etanol). Sin embargo, en ausencia de un sustrato fermentable las cantidades obtenidas son menores. Esto se ve reflejado directamente en los niveles de ceras alcanzados en cada caso.
Conclusiones:
En base a esto, podemos concluir que las cepas obtenidas permiten una buena la producción de ceras a partir de la biosíntesis endógena de etanol; siendo el sistema desarrollado un proceso de novo para la generación de diversidad estructural de EMR que evita el agregado externo del sustrato alcohol.