Abstract

Objetivos El objetivo general de este proyecto es determinar modificaciones al metabolismo de Clostridium acetobutilycum ATCC824 y/o Clostridium beijerinckii NCIBM 8052 que resulten en un desacoplamiento de la solventogenesis y la esporulación a partir de los modelos a escala genómica de estos microorganismos, validados considerando información experimental, y utilizando herramientas de ingeniería metabólica. Dado lo anterior, se plantean los siguientes objetivos específicos; 1.- Revalidar los modelos a escala genómica de C. beijerinckii y C. acetobutylicum utilizando información experimental 2.- Encontrar modificaciones genéticas en C. beijerinckii y/o C. acetobutylicum que lleven a un desacoplamiento entre solventogénesis y esporulación 3.- Determinar el rendimiento de glucosa en butanol de los mutantes obtenidos para C. beijerinckii y/o C. acetobutylicum que muestren fenotipos de esporulación y solventogenesis desacopladas. 4.- Desarrollar las modificaciones genéticas y/o estrategias de cultivo determinadas para C. beijerinckii y/o C. acetobutylicum 5.- Validar experimentalmente los resultados obtenidos in silico Metodología Las capacidades metabólicas de Clostridium beijerinckii NCIMB 8052 y Clostridium acetobutylicum ATCC 824 serán evaluadas a través de análisis de balance de flujos (FBA), utilizando la herramienta bioinformática COBRA (COnstraints Based Reconstruction and Analysis) (Becker et al. 2007) y los modelos a escala genómica de los microorganismos en cuestión, iCM925 y iCAC490, publicados por Minle et al. (2011) y McAnulty et al. (2012), respectivamente. Los modelos iCM925) y iCAC490 serán revalidados utilizando información actualizada disponible en literatura y/o datos obtenidos mediante la ejecución de cultivos utilizando las cepas de estudio y se buscará identificar modificaciones genéticas que resulten en un desacoplamiento entre solventogénesis y esporulación a través de un análisis sistemático de los microorganismo de estudio utilizando las funcionalidades de COBRA. Se buscará la validación de los resultados obtenidos in silico a través del desarrollo de las modificaciones genéticas identificadas y/o estrategias de cultivo definidas. Para corroborar un eventual desacoplamiento entre solventogénesis y esporulación a nivel de expresión génica, se realizarán análisis dinámicos de transcripción de los genes relacionados con la solventogénesis y esporulación en cultivos por lote. Resultados esperados Como resultado se espera determinar aquellas modificaciones al metabolismo que resulten en un desacoplamiento entre la solventogénesis y esporulación y la obtención de una o mas cepas de C. beijerinckii y/o C. acetobutylicum que presenten este fenotipo y/o la identificación de estrategias de cultivo que resulten en el mismo efecto en el metabolismo. Se espera que un desacoplamiento de la solventogénesis y la esporulación resulte en una mayor productividad y/o rendimiento de glucosa en butanol, lo cual es requisito para una proceso de producción de butanol económicamente viable.