Producción de ácido carmínico por Escherichia coli modificado metabólicamente

Área de la Ciencia:

• Biología sintética
• Ingeniería metabólica
• Biosíntesis de productos naturales

Sus antecedentes:

• El ácido carmínico, un colorante rojo natural de insectos escamosos, se produce tradicionalmente a través de un engorroso cultivo y purificación de insectos.
• Existe un interés significativo en el desarrollo de métodos de fermentación microbiana para la producción sostenible de ácido carmínico.

Objetivo del estudio:

• Establecer una vía de biosíntesis completa para la producción de ácido carmínico a partir de glucosa en Escherichia coli modificado.
• Identificar y optimizar las enzimas clave para los pasos de hidroxilación y C-glucosilación en la síntesis del ácido carmínico.

Principales métodos:

• Optimización de la maquinaria de la poliquetida sintasa tipo II obtenida de la especie Photorhabdus luminescens.
• Coexpresión de las ciclas ZhuI y ZhuJ para la producción de ácido flavokermesico.
• Evaluación bioquímica para identificar la aclavinona 12-hidroxilasa (DnrF) y la C-glucosiltransferasa (GtCGT) para las reacciones posteriores.
• Modelado de homología y simulaciones de acoplamiento para mejorar la actividad enzimática.
• Ingeniería metabólica y fermentación de lotes alimentados en E. coli.

Principales resultados:

• La E. coli modificada produjo con éxito ácido flavokermésico.
• Se identificaron y validaron las enzimas DnrF y GtCGT para la hidroxilación y la C-glucosilación, respectivamente.
• La ingeniería enzimática produjo mutantes con eficiencias de conversión mejoradas de 2 a 5 veces.
• La GtCGT de ingeniería demostró una amplia aplicabilidad mediante la producción de aloesinas.
• Se obtiene 0,63 ± 0,02 mg/l de ácido carmínico a partir de glucosa.

Conclusiones:

• Se estableció con éxito una vía biosintética completa para el ácido carmínico en E. coli modificado.
• El estudio demuestra un enfoque viable de fermentación microbiana para la producción de ácido carmínico.
• Las estrategias empleadas son aplicables al diseño de vías de biosíntesis para otros productos naturales de importancia industrial.