Análisis de cepas recombinantes de Escherichia coli productoras de poli (3-hidroxibutirato) efecto de la acumulación del polímero y de la proteína PhaP sobre el metabolismo y la expresión génica

El poli(3-hidroxibutirato) (PHB) en un polímero biodegradable de gran interés biotecnológico, debido a que presenta propiedades físicas similares a las de los plásticos derivados del petróleo. Con el fin de optimizar su producción, se construyó una cepa recombinante de Escherichia coli que expresa los genes responsables de la síntesis de PHB de Azotobacter sp. FA 8. Esta cepa recombinante también expresa la proteína PhaP, la cual se asocia a los gránulos de PHB y afecta positivamente la síntesis del polímero. Se estudió la acumulación de biomasa y PHB, y las propiedades físicas del polímero, en esta cepa y en la cepa sin PhaP, observándose que la cepa que expresa PhaP produce más PHB y biomasa que la cepa isogénica. En estudios realizados en biorreactor se observaron variaciones en la síntesis de PHB y de diferentes productos metabólicos, al utilizar distintas fuentes de carbono y niveles de aireación, lo que le permitiría a las bacterias adaptar los flujos de carbono y energía a las diferentes condiciones ensayadas. Con el fin de determinar las modificaciones en E. coli cuando acumula PHB, y los posibles efectos de PhaP, se estudió la expresión de diferentes genes mediante qRT-PCR y arrays de DNA en cepas productoras y no productoras de PHB. Se observaron grandes diferencias en la expresión de genes relacionados con el hambreado en nitrógeno, cuya expresión fue mayor en las cepas productoras. Esto podría deberse a la competencia por los metabolitos precursores, acetil-CoA y poder reductor. Inesperadamente, se encontró una menor expresión de genes de estrés al comparar la cepa de E. coli que acumula el polímero y expresa PhaP con la cepa control (que no acumula el polímero ni expresa PhaP). A raíz de estos resultados, se estudió el efecto de PhaP sobre la fisiología de E. coli, en ausencia de PHB. Se observó que PhaP promueve el crecimiento de E. coli, y que además la protege contra estrés térmico. Estos resultados sugieren que PhaP tendría un efecto protector en E. coli, el cuál podría ser de gran utilidad en la producción de compuestos heterólogos.