Identificación de la histidina descarboxilasa y su sistema de cascada multienzimática para la biosíntesis rentable de...

Área de la Ciencia:

• Biocatálisis e ingeniería metabólica
• Biología sintética
• Biotecnología

Sus antecedentes:

• La carcinina es un compuesto bioactivo con propiedades antioxidantes y anti-glicación, valioso para aplicaciones farmacéuticas y cosméticas.
• Los métodos actuales para la producción de carcinina son limitados, lo que requiere nuevas y eficientes estrategias de biosíntesis.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia de biosíntesis directa para la carcinina utilizando un sistema en cascada de múltiples enzimas.
• Para optimizar la expresión y actividad de las enzimas clave, la histidina descarboxilasa (PphHDC) y la SGE.
• Establecer un método rentable y escalable para la producción industrial de carcinina.

Principales métodos:

• Identificación y optimización de una descarboxilasa de histidina de alta eficiencia (PphHDC).
• Mejora de la expresión de PphHDC soluble en la cepa BPH-2 mediante optimización de vectores y ajuste de parámetros de inducción.
• Integración de PphHDC con la enzima SGE en sistemas de cascada unicelular, de doble célula y multicelular.
• Ingeniería de SGE con una etiqueta DsbA N-terminal (SGE-D_N) para mejorar la solubilidad.

Principales resultados:

• Condiciones optimizadas para la expresión de PphHDC (37°C, 0,1 mM IPTG, 8 horas de inducción) y actividad (pH 6,0, 30°C, 5 mM Ca2+).
• El sistema de cascada de múltiples enzimas con PphHDC soluble purificado y SGE-D_N demostró la mayor eficiencia.
• Se alcanzó un título máximo de carcinina de 4,29 mM con un rendimiento de 0,18 mM/h en 24 horas, la conversión más alta reportada de L-histidina y β-alanina.

Conclusiones:

• Se ha establecido un sistema de cascada multienzima robusto y eficiente para la biosíntesis directa de carcinina.
• Los resultados proporcionan una base para la producción industrial rentable de carcinina.
• La optimización de los sistemas de expresión heteróloga es crucial para equilibrar la solubilidad de las proteínas y la productividad biocatalítica.