Evolución de las sintasas poliquetídicas modulares eficientes por recombinación homóloga

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Biología sintética
• Síntesis de productos naturales

Sus antecedentes:

• Las poliquetidas sintasas de tipo I (PKS) son enzimas grandes y multifuncionales responsables de producir productos naturales complejos.
• La estructura modular de PKS permite la ingeniería de biocatalizadores personalizados mediante la modificación de los dominios de la enzima.
• Los esfuerzos anteriores de ingeniería de PKS a menudo resultaron en una actividad enzimática reducida y rendimientos de productos limitados.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método versátil para la generación e identificación de enzimas quiméricas funcionales de PKS.
• Para sintetizar macrolactonas y macrólidos personalizados utilizando PKS diseñado.
• Explorar el potencial de la ingeniería PKS para crear nuevas moléculas similares a los antibióticos.

Principales métodos:

• Hibridación de genes PKS de las vías de pikromicina y eritromicina en Saccharomyces cerevisiae para crear bibliotecas híbridas.
• Se utilizó un formato de placa de 96 pozos para la purificación, transformación, secuenciación, expresión de proteínas, reacciones in vitro y análisis de metabolitos de alto rendimiento.
• Enzimas quiméricas PKS generadas y seleccionadas para una nueva funcionalidad y producción de metabolitos.

Principales resultados:

• Se generaron e identificaron con éxito enzimas quiméricas activas de PKS con nuevas funcionalidades.
• Las cepas de Streptomyces venezuelae que expresan estas PKS quiméricas producen macrolactonas de ingeniería.
• Se sintetizó un nuevo análogo de macrolides mediante la funcionalización adicional de una macrolactona producida por quimeras PKS seleccionadas.

Conclusiones:

• El método desarrollado proporciona una plataforma robusta para la ingeniería de vías PKS como componentes modulares.
• Este enfoque facilita la creación de macrolactonas y macrolidos personalizados con aplicaciones terapéuticas potenciales.
• El ensamblaje modular de PKS ofrece una estrategia prometedora para descubrir y producir nuevos compuestos similares a los antibióticos.