Estabilidad genética mejorada y control de la expresión en fermentaciones continuas de dos etapas desacopladas de...

Área de la Ciencia:

• Biotecnología
• Ingeniería Microbiana
• Biología Sintética

Sus antecedentes:

• La fermentación continua de dos etapas en E. coli es eficiente pero se ve desafiada por la inestabilidad de los plásmidos y la expresión génica no intencionada.
• La inestabilidad de los plásmidos y la deriva genética limitan la fiabilidad de E. coli en bioprocesos a largo plazo.
• Los sistemas de selección auxotrófica ofrecen una solución potencial para mantener la estabilidad genética en cultivos microbianos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y evaluar un sistema de selección auxotrófica dependiente de plásmidos utilizando auxotrofía de timidina (deleción de thyA) para mejorar la fermentación de E. coli.
• Ingenierizar cepas y plásmidos de E. coli para mejorar la estabilidad, controlar la expresión y reducir la expresión basal.
• Validar la eficacia del sistema en fermentaciones continuas de dos etapas durante períodos prolongados.

Principales métodos:

• Se diseñó la cepa de E. coli enGenes-eXpress V2 ΔthyA y plásmidos modificados que contienen thyA.
• Se realizaron fermentaciones continuas de dos etapas en condiciones limitadas de carbono.
• Se utilizaron cribado de biorreactores, cultivos fed-batch y análisis de células únicas para la validación.

Principales resultados:

• Demostró una reducción significativa en la pérdida de plásmidos y una mejora en la homogeneidad de la población.
• Se observó una supresión de la expresión basal en fases no inducidas con plásmidos modificados.
• Se logró un rendimiento robusto en fermentaciones continuas de quimiostato que superaron las 1000 horas con títulos estables de GFP y masa celular.

Conclusiones:

• El sistema de selección auxotrófica basado en thyA, junto con modificaciones de plásmidos, mejora sustancialmente la estabilidad genética y la productividad en bioprocesos continuos de E. coli.
• Este enfoque ofrece una plataforma sostenible y libre de antibióticos para la biotecnología industrial, adecuada para fermentaciones continuas a largo plazo.
• Los constructos optimizados mantienen poblaciones productoras homogéneas y suprimen las células no productoras, garantizando la fiabilidad del proceso.