Ingeniería de módulos múltiples para mejorar la capacidad de degradación de lignocelulosa en Bacillus subtilis...

Área de la Ciencia:

• Biotecnología
• Biología sintética
• Ingeniería de enzimas

Sus antecedentes:

• Las cepas de Bacillus subtilis salvajes muestran una eficiencia limitada en la descomposición de la lignocelulosa debido a la actividad incompleta de la celulasa.
• El desarrollo de plataformas microbianas robustas para la conversión de biomasa es crucial para los procesos industriales sostenibles.

Objetivo del estudio:

• Ingeniería de Bacillus subtilis con sistemas de celulasa completos y altamente eficientes utilizando técnicas avanzadas de edición genómica.
• Mejorar las capacidades de degradación de Bacillus subtilis para la biomasa lignocelulósica.

Principales métodos:

• Se utilizó CRISPR/Cas9 para la edición precisa del genoma en Bacillus subtilis 168.
• Se optimizaron los casetes de expresión, incluyendo péptidos señal, terminadores y sitios de integración, para genes de celulasa.
• Se construyeron cepas con múltiples genes de celulasa integrados y se transformaron con plásmidos que codifican sistemas de celulasa compuestos.

Principales resultados:

• Se logró un aumento de 16,29 veces en la actividad de endoglucanasa en las cepas modificadas.
• Se expresaron y optimizaron con éxito celulasas bifuncionales, alcanzando altas actividades de exoglucanasa y β-glucosidasa.
• Se desarrolló la cepa BSK3P2C que exhibe actividades máximas de celulasa de 533,16 U/mL (endoglucanasa), 2959,83 U/mL (exoglucanasa) y 2829,61 U/mL (β-glucosidasa).
• Se demostró una reducción significativa en los componentes de la paja de trigo (hemicelulosa, NDF, ADF) y se confirmó una extensa degradación de la lignocelulosa.

Conclusiones:

• Se estableció una plataforma de Bacillus subtilis de alto rendimiento equipada con sistemas de celulasa completos.
• Las cepas modificadas muestran un gran potencial para la conversión eficiente de biomasa celulósica.
• Este trabajo proporciona una solución microbiana robusta para la degradación y valorización industrial de la lignocelulosa.