Biotecnologia de sistemas para la mejora de bioprocesos relacionados con el metabolismo central de e. coli: integracion de la regulacion transcripcional y post-traduccional en la produccion de terpenos
El objetivo general del presente proyecto es el diseño y la optimización de bioprocesos relacionados con el metabolismo central de E. coli. El objetivo es la integración de los niveles múltiples de regulación (transcripcional, post-traduccional y ejercida por moléculas pequeñas) del metabolismo bacteriano desde una perspectiva de Biología de Sistemas. Esta aproximación se aplicará para determinar el papel de estos mecanismos en la regulación del consumo de la fuente de carbono en E. coli.
Se prestará especial atención a las fuentes de carbono más relevantes: glucosa (que es el estándar para crecimiento bacteriano) y glicerol (cuya importancia está creciendo como consecuencia del descenso en sus precios). Además, también se considerará acetato, que es un importante subproducto que se puede emplear como fuente de carbono en situaciones de limitación de nutrientes.
Como bioproceso modelo se estudiará la producción de terpenoides, que son metabolitos de bajo peso molecular derivados del metabolismo central y que tienen un gran número de aplicaciones en la industria química y en biomedicina.
Objetivos
- Desarrollar un marco cuantitativo para la descripción de la regulación transcripcional de la expresión génica;
- Entender el control metabólico que ejerce la acetilación de proteínas y su relación con la represión por catabolito;
- Desarrollar estrategias de optimización para modificar la producción de acetato en cepas de E. coli y producir terpenos;
- Desarrollar un sistema de reactor para la producción de terpenos en sistemas mono y bi-fásicos;
- Modelar el control del metabolismo central mediante la regulación transcripcional y post-traduccional (acetilación) y su aplicación para analizar la biosíntesis de terpenos empleando diferentes fuentes de carbono;
- Modelar la regulación covalente del metabolismo de biosíntesis de terpenos;
- Modelar y optimizar la operación del bioproceso con cepas modificadas en sistemas bifásicos.
Finalmente, y como Objetivo global: Establecer una metodología de investigación basada en modelos y aplicable a bioprocesos para la obtención de productos por biotransformaciones y biosíntesis de novo. Esta nueva aproximación debe garantizar la correcta expresión y regulación génica, incluir el metaboloma y el proteoma y representar el flujoma asociado, estableciendo una estrategia y una metodología adecuada para la optimización de bioprocesos.
Colaboraciones
El Proyecto une la experiencia multidisciplinar del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular B e Inmunología de la Facultad de Química de la Universidad de Murcia (UMU). El Equipo de Investigación está formado por bioquímicos, biólogos moleculares, microbiólogos y biólogos con experiencia en microbiología molecular, fisiología, genómica, metabolómica, proteómica, transcriptómica, matemáticas, biología de sistemas, bioquímica, biotecnología y química. Para alcanzar los objetivos propuestos contaremos con la colaboración de Grupos extranjeros, como los del Prof. R. Takors (Director del Institute of Biochemical Engineering (IBVT), University of Stuttgart), Dr. M. Foulquie-Moreno y Prof. D. J. Thevelein (Instituut Voor Plantkunde en Microbiologie y Dept. Moleculaire Biologie VIB (Vlaams Instituut Voor Biotechnologie, Leuven-Heverlee, Belgium). El Proyecto cuenta con la colaboración de la bioindustria SIGMA-TAU-España (Alcala de Henares, Madr