Decodificación cuantitativa del carbono acoplado y el metabolismo energético en Pseudomonas putida para la...

Área de la Ciencia:

• Biotecnología microbiana
• Ingeniería metabólica
• Biología sintética

Sus antecedentes:

• Las especies de Pseudomonas del suelo son objetivos clave para la valorización de la lignina debido a su capacidad para metabolizar derivados de la lignina.
• Comprender la coordinación metabólica entre el procesamiento de carbono fenólico y la generación de cofactores en Pseudomonas es crucial para optimizar las aplicaciones biotecnológicas.

Objetivo del estudio:

• Comprender cuantitativamente el equilibrio metabólico de Pseudomonas putida KT2440 cuando se utilizan ácidos fenólicos.
• Investigar la coordinación entre el catabolismo fenólico y la generación de cofactores esenciales como el NADPH y el NADH.

Principales métodos:

• Investigación multiómica que incluye la proteómica, la metablómica y la cinética del 13C.
• Fluxómica cuantitativa del 13C para analizar la remodelación metabólica y la producción de cofactores.
• Análisis comparativo de Pseudomonas putida KT2440 cultivado con ácidos fenólicos frente al succinato.

Principales resultados:

• La proteómica mostró un aumento de más de 140 veces en el transporte aromático y las proteínas catabólicas.
• Metabolomics identificó cuellos de botella en el catabolismo inicial, impactando la carga de energía celular.
• Se confirmó la remodelación metabólica, incluido el aumento de la actividad de la carboxilasa piruvato y de la derivación glyoxilada.
• Los fluxómicos 13C demostraron una producción acoplada de cofactores: 50-60% de rendimiento de NADPH y 60-80% de rendimiento de NADH a través del reciclaje anaplerótico y la derivación de glioxilato.
• Hasta 6 veces mayor excedente de ATP en comparación con el metabolismo del succinato.

Conclusiones:

• Pseudomonas putida KT2440 remodela su metabolismo para equilibrar el catabolismo del ácido fenólico con la generación de cofactores.
• La piruvato carboxilasa y la derivación de glioxilato son críticas para la generación de NADPH y NADH, apoyando un alto excedente de ATP.
• Este modelo metabólico cuantitativo puede predecir desequilibrios de cofactores en las vías de valorización de la lignina diseñadas.