Síntesis microbiana del precursor energético del material 1,2,4-butanetriol

Área de la Ciencia:

• Biotecnología y Biología Sintética.
• Ingeniería Química Ingeniería Química.
• Química orgánica es la química orgánica.

Sus antecedentes:

• La síntesis a gran escala del 1,2,4-butanetriol es crucial para su aplicación como sustituto de la nitroglicerina.
• Los métodos actuales para la producción de 1,2,4-butanetriol no son aptos para la ampliación industrial.
• La síntesis existente implica la reducción de borohidruro de sodio (NaBH4) del ácido d,l-málico esterificado, que requiere altas presiones y temperaturas.

Objetivo del estudio:

• Para establecer rutas de síntesis microbiana tanto para el d- como para el l-1,2,4-butanetriol.
• Desarrollar vías alternativas para la producción de 1,2,4-butanetriol que sean escalables y eviten condiciones de reacción duras.
• Para permitir la sustitución de la nitroglicerina por el trinitrato de 1,2,4-butanetriol.

Principales métodos:

• Recorridos biosintéticos diseñados en microorganismos.
• Oxidación de la d-xilosa a ácido d-xilónico mediante el uso de Pseudomonas fragi.
• Conversión del ácido d-xilónico en d-1,2,4-butanetriol mediante el uso de Escherichia coli modificado por ingeniería.
• Oxidación de l-arabinosa a l-arabino-1,4-lactona y ácido l-arabinónico utilizando P. fragi.
• Conversión del ácido l-arabinónico en l-1,2,4-butanetriol utilizando E. coli modificado por ingeniería.

Principales resultados:

• d-Xylose fue oxidada a ácido d-xilónico en un rendimiento del 70% por P. fragi.
• El d-1,2,4-butanetriol fue sintetizado a partir del ácido d-xilónico con un rendimiento del 25% por E. coli DH5alpha/pWN6.186A.
• La l-arabinosa fue convertida en una mezcla de l-arabino-1,4-lactona y ácido l-arabinónico con un rendimiento del 54% por P. fragi.
• El l-1,2,4-butanetriol fue sintetizado a partir del ácido l-arabinónico con un rendimiento del 35% por E. coli BL21(DE3)/pWN6.222A.
• La síntesis microbiana evita altas presiones de H2 y temperaturas elevadas.

Conclusiones:

• Las nuevas vías microbianas permiten la producción de d- y l-1,2,4-butanetriol enantioméricamente puros.
• Este enfoque biocatalítico proporciona una alternativa escalable y más suave a la síntesis química tradicional.
• Los métodos desarrollados allanan el camino para la aplicación industrial del trinitrato de 1,2,4-butanetriol.