Gramajo, Hugo Cesar2021-07-302021-07-302019http://hdl.handle.net/2133/21460Los oleoquímicos son lípidos derivados de fuentes no fósiles, como ser, aceites y grasas de origen animal, vegetal o provenientes de microorganismos, que han ganado terreno en las últimas décadas en el reemplazo de aquellos de origen fósil en numerosas aplicaciones, desde los biocombustibles hasta la industria cosmética. En la actualidad, la mayor parte de la industria oleoquímica depende de aceites de origen vegetal como materia prima. Las ventajas del uso de esta alternativa son, principalmente, su naturaleza renovable y su mayor biodegradabilidad; por otro lado, las principales desventajas de los oleoquímicos son su limitada diversidad estructural y su alta inestabilidad térmica y oxidativa. Aquellos microorganismos capaces de sintetizar y acumular grandes cantidades de lípidos son considerados una promisoria fuente de obtención de materia prima para la industria oleoquímica. Lamentablemente, la mayor parte de estos organismos presentan una serie de desventajas, como ser, desconocimiento de su fisiología, crecimiento lento, dificultad en su cultivo in vitro y en su manipulación genética. Es en este contexto donde surge la posibilidad de utilizar la bacteria modelo Escherichia coli, como plataforma genética para la ingeniería metabólica y obtención de compuestos químicos de interés. Debido a sus fáciles condiciones de crecimiento, el conocimiento existente sobre su fisiología y la gran cantidad de herramientas genéticas para su manipulación, esta bacteria ha sido utilizada con éxito para la biosíntesis de una gran variedad de moléculas, incluyendo ácidos y alcoholes grasos, triglicéridos y metilésteres de ácidos grasos. Nuestro grupo de trabajo desarrolló una plataforma para la síntesis de ésteres metilramificados (EMR), particularmente octil ésteres de ácidos grasos tetra-metilramificado, con potenciales aplicaciones biotecnológicas, utilizando E. coli como cepa productora y un sistema basado en una enzima de tipo policétido sintasa (PKS), la sintasa de ácidos micocerósicos de Mycobacterium tuberculosis. En el presente trabajo de tesis este sistema fue adaptado y optimizado para la biosíntesis de EMR de alcoholes de cadena ramificada, isobutanol e isopentanol. Se implementó una vía metabólica para la síntesis endógena de estos alcoholes a partir de intermediarios del metabolismo de aminoácidos. Además, se diseñó una estrategia de consorcios microbianos donde se cultivó una cepa dadora de isobutanol y otra que lo utiliza para sintetizar EMR. Este sistema resultó en productividades similares a las obtenidas por el agregado externo de alcoholes. Por último, se evaluó el comportamiento y se demostró la funcionalidad de ambas cepas en fermentaciones de tipo fed batch. Este trabajo demuestra el potencial que tiene esta vía metabólica artificial para generar diversidad estructural en compuestos de interés industrial. En la segunda parte de este trabajo nos propusimos buscar nuevas enzimas PKS capaces de introducir ramificaciones en ácidos grasos. Se logró identificar una familia de PKS en aves, no caracterizada hasta el momento. La hipótesis planteada fue que esta enzima sintetizaría los ácidos grasos metilramificados presentes en las secreciones uropigiales de aves de hábitos acuáticos. Se comenzó la caracterización bioquímica de la enzima perteneciente al pato Anas platyrhynchos. A través de la expresión heteróloga de los dominios individuales, se evaluó la especificidad de sustrato de su dominio aciltransferasa. Éste sería capaz de utilizar acetil-CoA y propionil-CoA como sustratos iniciadores y malonil- CoA como sustrato elongador preferido. Por otro lado, se demostró la actividad del dominio condensante utilizando los sustratos identificados. Este trabajo se enfocó en la generación de diversidad estructural en lípidos obtenidos a través de enzimas del tipo PKS. Las estrategias implementadas permiten producir compuestos químicos que no existen en la naturaleza y de propiedades fisicoquímicas que los hacen aptos como oleoquímicos. Por otro lado, es importante destacar la necesidad de continuar caracterizando nuevas vías metabólicas y enzimas de tipo PKS con el objetivo de comprender sus mecanismos y poder avanzar así hacia una ingeniería racional para la síntesis de nuevos compuestos de importancia tanto en la industria oleoquímica como para la farmacéutica.application/octet-streamspaembargoedAccessEsteresPolicétidoIngeniería metabólicadoctoralThesisSabatini, MartínUniversidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y FarmacéuticasAtribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Argentina (CC BY-NC-ND 2.5 AR)