Biosíntesis precisa de β-1,2-glucano a partir de materiales celulósicos mediante ingeniería metabólica in vitro

Área de la Ciencia:

• Biotecnología
• Bioquímica
• Biología Sintética

Sus antecedentes:

• La producción microbiana de polisacáridos con estructuras definidas (grado de polimerización [DP] sintonizable e índice de polidispersidad [PDI] bajo) es un desafío.
• La ingeniería metabólica in vitro (ivME) ofrece un enfoque simplificado para la síntesis de polisacáridos.
• El control preciso de la estructura del polisacárido es crucial para diversas aplicaciones.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia de ingeniería metabólica in vitro (ivME) para la síntesis precisa de β-1,2-glucanos.
• Lograr un grado de polimerización (DP) sintonizable y un bajo índice de polidispersidad (PDI) en los β-1,2-glucanos sintetizados.
• Explorar la utilización de derivados de biomasa lignocelulósica para la producción de polisacáridos.

Principales métodos:

• Se utilizó un sistema de cuatro enzimas (fosforilasa de celobiosa, fosforilasa de β-1,2-oligoglucano, glucosa oxidasa, catalasa) para la síntesis de β-1,2-glucano.
• Se operó el sistema enzimático en condiciones de pH autorre neutralizado.
• Se ajustó la concentración del cebador, las cargas de enzima y el tiempo de reacción para controlar el DP y el PDI.

Principales resultados:

• Se logró una alta concentración (31,9 g/L), rendimiento molar (93,3%) y productividad (4,0 g/L/h) de β-1,2-glucano.
• Se sintetizaron β-1,2-glucanos con DP (75-531) sintonizables y bajo PDI (tan bajo como 1,2).
• Se demostró que la sofurosa como cebador influyó significativamente en el DP en comparación con la glucosa.

Conclusiones:

• La ivME permite la síntesis precisa de β-1,2-glucanos con DP y PDI controlados.
• La estrategia desarrollada ofrece una ruta libre de coenzimas y energía externa para la producción de polisacáridos.
• Este enfoque mejora la utilización de la biomasa lignocelulósica y amplía las capacidades de ivME para la fabricación de polisacáridos a medida.