Regulación optogenética del metabolismo celular diseñado para la producción química microbiana

Área de la Ciencia:

• Biología sintética
• Ingeniería metabólica
• Biotecnología

Sus antecedentes:

• La optimización de las vías metabólicas de ingeniería requiere un control preciso sobre los niveles de expresión de enzimas y el tiempo.
• Las herramientas optogenéticas ofrecen soluciones ideales para el control en tiempo real sin manipulaciones complejas de los medios.

Objetivo del estudio:

• Demostrar la aplicación de la transcripción controlada por la luz para mejorar la biosíntesis de productos valiosos en Saccharomyces cerevisiae modificados.
• Desarrollar nuevos circuitos optogenéticos para el control dinámico del metabolismo celular, cambiando entre las fases de crecimiento y producción.

Principales métodos:

• Introducción de nuevos circuitos optogenéticos para las fases de transcripción inducida por la luz y de producción inducida por la oscuridad.
• Implementación de pulsos de luz periódicos para modular la expresión de enzimas durante la fermentación.
• Ingeniería de una vía de isobutanol mitocondrial en Saccharomyces cerevisiae.

Principales resultados:

• Se logra una fermentación controlada por la luz, cambiando las células de las fases de crecimiento a las de producción utilizando sólo la luz.
• Se ha demostrado un aumento del rendimiento de isobutanol (hasta 8,49 g/l) y 2-metil-1-butanol (hasta 2,38 g/l) por vía microaeróbica a partir de glucosa.
• Se presentó un nuevo modo de funcionamiento del biorreactor que utiliza luz pulsada para ajustar la expresión de la enzima y aumentar el rendimiento del producto.

Conclusiones:

• El control optogenético de las vías metabólicas proporciona una poderosa nueva estrategia para la ingeniería metabólica.
• Este enfoque permite un control preciso de la fermentación y mejora significativamente la producción de compuestos valiosos.