Instituto de Biotecnologia UNAM

 

 

I.B.Q. José Utrilla Carreri

 

Estudiante de Doctorado en Ciencias Bioquímicas

 

Tesis: Ingeniería metabólica en Escherichia coli para la conversión eficiente de xilosa a D-lactato.

 

Tutor: Dr. Alfredo Martínez

 

e-mail: utrilla@ibt.unam.mx

 

 

 

 

El futuro agotamiento de las reservas de petróleo y aspectos ambientales plantean la necesidad de desarrollar procesos sustentables para sustituir productos que son obtenidos a partir del mismo. Los residuos agroindustriales constituyen una fuente renovable, de gran abundancia y bajo costo, que potencialmente pueden ser utilizados como materia prima para la fabricación de productos químicos de gran volumen. Estos materiales son altamente heterogéneos y están compuestos principalmente por hemicelulosa, celulosa, lignina y pectinas, los cuales para su bioconversión requieren ser hidrolizados en azúcares solubles, utilizando métodos químicos (hidrólisis con ácidos minerales) y/o enzimáticos. La fracción hemicelulósica está compuesta principalmente de pentosas (xilosa y arabinosa) y una pequeña fracción hexosas (glucosa y manosa). Después de la glucosa la xilosa es el monosacárido más abundante en la naturaleza y generalmente se encuentra polimerizado en la fracción hemicelulósica. La variedad de microorganismos que metabolizan pentosas y hexosas es reducida, más aún, no se conocen microorganismos silvestres que puedan catabolizar eficientemente en condiciones anaeróbicas xilosa o arabinosa, mezclas de glucosa-xilosa o glucosa-celobiosa en productos de fermentación.

 

Debido a su uso en la manufactura de plásticos biodegradables de alta calidad, conocidos por el nombre genérico de polilactatos (PLA), la demanda de lactato se está incrementando sustancialmente. La síntesis y las propiedades físicas y de biodegradación del PLA dependen de la relación usada de los enantiómeros ópticamente puros. Dos aspectos importantes que requieren ser estudiados y mejorados son la velocidad volumétrica para producir D o L lactato ópticamente puros y su producción a partir de pentosas, particularmente xilosa.

 

A través de Ingeniería de Vías Metabólicas (IVM) previamente se obtuvieron cepas de Escherichia coli productoras de D-Lactato ópticamente puro. En medios minerales suplementados con glucosa estas cepas han presentado rendimientos cercanos al teórico y productividades superiores a las obtenidas con bacterias lácticas. Usando xilosa la productividad disminuye drásticamente como consecuencia del bajo rendimiento de ATP obtenido en esta pentosa. El objetivo del proyecto es obtener cepas de E. coli capaces de producir D-lactato a partir de xilosa con productividades similares a las obtenidas en glucosa. Se pretende estudiar las limitaciones en el metabolismo de xilosa de E. coli y emplear las estrategias de IVM generadas a la producción de otros compuestos de interés para el grupo a partir de hidrolizados de bagazo de caña.

 

 

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