Ingeniería guiada por quimioinformática de las poliquetasas | JoVE Visualize

Área de la Ciencia:

Biotecnología
Biología sintética
Ingeniería Química

Sus antecedentes:

Las poliquetidas sintasas (PKS) son cruciales para producir diversas moléculas.
Los módulos PKS de ingeniería, en particular para la producción de carbono β saturado a través del intercambio de bucle reductor (RL), presentan un desafío significativo.
La quimioinformática, normalmente utilizada en el descubrimiento de fármacos, no se ha aplicado ampliamente a la ingeniería de PKS.

Objetivo del estudio:

Establecer la quimioinformática como una estrategia viable para los intercambios de bucles reductores de PKS.
Demostrar la utilidad del intercambio de RL para la generación de nuevos productos químicos.
Para correlacionar la similitud de la estructura química con los rendimientos de producción en los sistemas PKS de ingeniería.

Principales métodos:

Se introdujeron diversas RL de donantes en el primer módulo de extensión de la PKS de lipomicina (LipPKS1).
Se expandió el método a la comunicación bimodular mediante la introducción de RL en LipPKS2 para la producción de lactona triketida.
Utilizó el análisis de quimiosimilaridad de pares de átomos para predecir y correlacionar con la formación de productos.

Principales resultados:

Los PKS unimodulares diseñados lograron títulos de producto correlacionados con la similitud del sustrato RL con LipPKS1.
Se ha alcanzado un título de 165 mg/L de ácidos grasos de cadena corta utilizando Streptomyces albus J1074.
Se observó una correlación estadísticamente significativa entre la quimiosimilaridad de pares de átomos y el rendimiento del producto tanto en la ingeniería unimodular como en la bimodular de PKS.

Conclusiones:

La quimioinformática proporciona un método poderoso y predictivo para la ingeniería de intercambios de bucle reductor de PKS (RL).
Este enfoque facilita la producción de productos deseados y no naturales de policetida.
El método de quimioinformática establecido puede guiar el diseño racional de PKS para la síntesis química novedosa.