Ingeniería del catabolismo de la xilosa en la levadura Komagataella phaffii

Área de la Ciencia:

• Biotecnología
• Ingeniería Metabólica
• Biología Sintética

Sus antecedentes:

• La utilización eficiente de la xilosa, un componente principal de la biomasa lignocelulósica, es fundamental para la producción rentable de biocombustibles y bioquímicos.
• Komagataella phaffii es una levadura industrialmente relevante pero exhibe capacidades deficientes de asimilación nativa de xilosa, lo que limita su aplicación en la valorización de biomasa.

Objetivo del estudio:

• Ingeniería de K. phaffii para mejorar el crecimiento y el metabolismo en xilosa como única fuente de carbono.
• Identificar y superar los cuellos de botella en el catabolismo de la xilosa dentro de K. phaffii.
• Mejorar la plasticidad metabólica general de K. phaffii para una utilización más amplia del sustrato.

Principales métodos:

• Construcción de vías clave de asimilación de xilosa: xilosa isomerasa (XI)-xilulocinasa (XK), vía de las pentosas fosfato (PPP) no oxidativa y glucólisis no oxidativa (NOG).
• Estrategias de ingeniería metabólica que incluyen el bloqueo de vías de derivación (por ejemplo, señalización HOG-MAPK) y la represión de factores de transcripción negativos.
• Aplicación de evolución adaptativa de laboratorio (ALE) junto con multiómica e ingeniería inversa para optimizar la utilización de la xilosa.

Principales resultados:

• La cepa de K. phaffii modificada logró la tasa de crecimiento específica más alta reportada (μmax = 0.042 h⁻¹) en xilosa.
• Demostró un rendimiento de biomasa significativo (0.366 g DCW/g xilosa) y un tiempo de latencia reducido (25.0 h) durante el crecimiento en medios mínimos con xilosa.
• Se observó una aceleración del recambio de metabolitos, una producción eficiente de ácidos grasos libres (FFA) y una mitigación parcial de los efectos de la represión por glucosa.

Conclusiones:

• Se diseñó con éxito K. phaffii para una asimilación robusta de xilosa a través de la construcción y optimización integradas de vías metabólicas.
• La cepa desarrollada exhibe un rendimiento superior en la utilización de xilosa, ofreciendo una plataforma prometedora para la valorización de biomasa.
• Las estrategias de ingeniería metabólica y los conocimientos adquiridos son transferibles a otras especies de levaduras para mejorar sus capacidades catabólicas de xilosa.