Descubrimiento e ingeniería de vías para la producción de ácidos orgánicos alfa ramificados

Área de la Ciencia:

• Biotecnología
• Biología sintética
• La bioquímica

Sus antecedentes:

• La síntesis basada en células permite la producción de pequeñas moléculas a partir de recursos renovables a través de la fermentación.
• Los ciclos enzimáticos de formación de enlaces carbono-carbono son cruciales para la biosíntesis modular, pero se enfrentan a limitaciones de sustrato.
• Las enzimas tiolasa inician la síntesis pero tienen una diversidad limitada de sustratos para moléculas complejas.

Objetivo del estudio:

• Identificar y caracterizar nuevas enzimas para la producción de ácidos carboxílicos ramificados.
• Diseñar sistemas microbianos para una biosíntesis eficiente de compuestos ramificados de α-metilo.
• Para ampliar el alcance del sustrato de las vías sintéticas basadas en la tiolasa.

Principales métodos:

• Identificación y caracterización bioquímica de un par de enzimas tiolasa-cetorreductaza de Ascaris suum.
• Ingeniería de cepas de Escherichia coli para la producción de ácidos ramificados.
• Análisis in vitro e in vivo de la actividad enzimática y la selectividad de las vías.

Principales resultados:

• Un nuevo par de tiolasa-cetorreductaza produce selectivamente ácidos ramificados α-metilo utilizando propionil-CoA.
• La E. coli modificada produjo ácidos quirales 2-metil-3-hidroxi (1.1 g L-1) y ácidos enoicos ramificados (1.12 g L-1).
• La actividad de la cetorreductaza fue identificada como el determinante clave de la selectividad de las ramas α.

Conclusiones:

• Las enzimas identificadas amplían la utilidad de las vías biosintéticas basadas en la tiolasa.
• Este trabajo proporciona una ruta de biosíntesis a los compuestos alfa ramificados para polímeros y precursores químicos.
• Las cepas microbianas diseñadas ofrecen una producción eficiente de valiosas moléculas ramificadas.