Producción de l(-)-carnitina mediante cepas de escherichia coliaplicación de las ingenierías metabólica y genética

Resumen

En la presente Tesis Doctoral se ha llevado a cabo la optimización de la producción de L(-)-carnitina empleando el metabolismo de compuestos de trimetilamonio de Escherichia coli desde los puntos de vista del bioproceso y el metabolismo. Se ha llevado a cabo un análisis sistemático de los principales factores que afectan al proceso de producción de L(-)-carnitina empleando cepas de Escherichia coli, estudiándose el efecto que tiene la disponibilidad de aceptores electrónicos (tales como oxígeno molecular o fumarato) tanto en condiciones de operación en discontinuo como en continuo. El análisis empleando citometría de flujo del efecto sobre las células nos permitió determinar las respuestas en los niveles de DNA, RNA y proteínas, y la integración de estos datos con la heterogeneidad de las poblaciones celulares. Esto nos permitió analizar de una manera novedosa el modo en el que la configuración del reactor afecta a la fisiología de las células. Además, se estudió el contenido en DNA de las células de E. coli en cultivos continuos, permitiéndonos determinar los factores que determinan la estabilización genética de la cepa inmovilizada. Además, la expresión del metabolismo secundario se coordinó con la de las rutas centrales a través de proteínas reguladoras generales, permitiendo la evolución de los pools de cofactores y metabolitos la unión o integración de ambos metabolismos. El análisis metabólico en condiciones de estrés reveló un aumento en la productividad debido a la permeabilización celular y a la activación de las rutas metabólicas de generación de energía y precursores. Se clonó, sobreexpresó y caracterizó parcialmente la proteína CaiC, revelándose como una ligasa de CoA altamente específica. Además, se construyeron cepas de sobreexpresión y deleción de las actividades CaiB (CoA transferasa) y CaiC (CoA ligasa) estudiándose el efecto de estas modificaciones sobre la producción de L(-)-carnitina y subray