Producción optimizada de vitamina B12 en Pseudomonas putida kt2440 con herramientas de biología sintética

Abstract

La vitamina B₁₂, o cobalamina, es un cofactor en actividades enzimáticas y desempeña diversos roles en la fisiología humana. B₁₂ es una vitamina compleja de alto valor para la industria farmacéutica, alimentaria y de producción de aditivos. El sistema de producción actual utiliza bacterias como Pseudomonas denitrificans de crecimiento lento y difícil mejora genética. El presente proyecto propone el uso de Pseudomonas putida KT2440 como un modelo alternativo para la producción de vitamina B₁₂ debido a que posee un chasis robusto para modificaciones genéticas, contiene genes de la ruta biosintética de la vitamina y además existe un gran interés en producir este compuesto utilizando medios biotecnológicos. El proyecto permitió curar y se modificar un modelo metabólico a escala genómica de Pseudomonas putida KT2440 y se evaluaron diferentes estrategias para optimizar la producción de cobalamina utilizando los algoritmos Knockin y OptGene del COBRA Toolbox. También se examinó la presencia de riboswitches como elementos cis-reguladores y se calcularon los rendimientos teóricos de crecimiento de biomasa y producción de vitamina B₁₂ utilizando un análisis de equilibrio de flujos. Según el análisis de equilibrio de flujos (FBA) de P. putida KT2440 en condiciones de cultivo, los valores de producción de biomasa podrían alcanzar 1.802 gDW-1·hr-1·L-1, y la producción de vitamina B₁₂ podría llegar a 0.359 µmol·gDW-1·hr-1·L-1. El proyecto logró identificar dos reacciones adicionales para P. putida KT2440 que resultarían en un incremento de 14 veces mayor de tasa teórica de síntesis de vitamina B₁₂ calculada en comparación con el control Pseudomonas denitrificans. Específicamente, se propone la adición de genes de enlace de aminopropanol y la modificación de riboswitches permitirían que P. putida KT2440 sea un chasis adecuado para la producción industrial de vitamina B₁₂.La vitamina B₁₂, o cobalamina, es un cofactor en actividades enzimáticas y desempeña diversos roles en la fisiología humana. B₁₂ es una vitamina compleja de alto valor para la industria farmacéutica, alimentaria y de producción de aditivos. El sistema de producción actual utiliza bacterias como Pseudomonas denitrificans de crecimiento lento y difícil mejora genética. El presente proyecto propone el uso de Pseudomonas putida KT2440 como un modelo alternativo para la producción de vitamina B₁₂ debido a que posee un chasis robusto para modificaciones genéticas, contiene genes de la ruta biosintética de la vitamina y además existe un gran interés en producir este compuesto utilizando medios biotecnológicos. El proyecto permitió curar y se modificar un modelo metabólico a escala genómica de Pseudomonas putida KT2440 y se evaluaron diferentes estrategias para optimizar la producción de cobalamina utilizando los algoritmos Knockin y OptGene del COBRA Toolbox. También se examinó la presencia de riboswitches como elementos cis-reguladores y se calcularon los rendimientos teóricos de crecimiento de biomasa y producción de vitamina B₁₂ utilizando un análisis de equilibrio de flujos. Según el análisis de equilibrio de flujos (FBA) de P. putida KT2440 en condiciones de cultivo, los valores de producción de biomasa podrían alcanzar 1.802 gDW-1·hr-1·L-1, y la producción de vitamina B₁₂ podría llegar a 0.359 µmol·gDW-1·hr-1·L-1. El proyecto logró identificar dos reacciones adicionales para P. putida KT2440 que resultarían en un incremento de 14 veces mayor de tasa teórica de síntesis de vitamina B₁₂ calculada en comparación con el control Pseudomonas denitrificans. Específicamente, se propone la adición de genes de enlace de aminopropanol y la modificación de riboswitches permitirían que P. putida KT2440 sea un chasis adecuado para la producción industrial de vitamina B₁₂.