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http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/1625| Expresión de los genes piruvato cinasa de Synechocystis sp. PCC 6803 y su relación con la producción de PHB Expression of the pyruvate kinase genes of Synechocystis sp. PCC 6803 and their relationship to the PHB production | |
| ANA LAURA VILLAGOMEZ ARANDA | |
| ELIZABETH PONCE RIVAS | |
| Acceso Abierto | |
| Atribución | |
| PHB, Synechocystis, piruvato cinasa, expresión génica Synechocystis, pyruvate kinase, gene expression | |
| Los bioplásticos como el poli-hidroxibutirato (PHB) son una alternativa sustentable y biodegradable a los plásticos petroquímicos, que representan un serio problema de contaminación. Sin embargo, no existe un sistema eficiente de producción por el alto costo de productos de fermentación en el caso de bacterias heterotróficas, y la baja tasa de producción en bacterias fotosintéticas. Las estrategias para optimizar la acumulación de PHB consisten en la manipulación de sustratos en el cultivo bacteriano y/o la ingeniería genética. Estas se enfocan en la estimulación de las vías metabólicas centrales como la glicólisis, en la que uno de los puntos de control y distribución de carbono es el piruvato, por lo que es un blanco potencial para ingeniería genética. Synechocystis posee dos genes codificantes para la enzima piruvato cinasa pyk1 (sll0587) y pyk2 (sll1275), de los cuales no hay información de la importancia de éstos en la formación de compuestos de interés como el PHB. El objetivo del presente trabajo fue estudiar la relación entre la expresión de los genes pyk1 y pyk2 con la producción de PHB. Para ello, se caracterizó la producción de PHB de Synechocystis cultivada en diferentes condiciones (fotomixotrófica con glucosa y acetato; y/o limitación de nitrógeno). Se cuantificó el contenido de PHB por espectrofotometría, y se evaluó la expresión relativa de los genes pyk1 y pyk2 por qPCR para cada condición de cultivo. Posteriormente se correlacionó ambas variables. La mayor producción de PHB se encontró en los cultivos en la condición fotomixotrófica con glucosa, tanto con nitrógeno como con limitación de nitrógeno, con un 10.3 y 11.0 % de PHB (w/w), respectivamente, lo que representa un incremento de 1.5 veces en comparación con la condición fotoautotrófica. La mayor expresión relativa del gen pyk1 se obtuvo en la condición de limitación de nitrógeno, mientras que se observó un incremento en la expresión del gen pyk2 en las condiciones de fotomixotrofía, siendo mayor en la condición en limitación de nitrógeno con suplemento de glucosa. La correlación entre la producción de PHB y la expresión de los genes pyk tuvo un coeficiente de - 0.28 para el gen pyk1 y 0.55 para pyk2. Estos indican una relación de la producción de PHB débil negativa para el gen pyk1, y una relación moderada positiva para el gen pyk2. Los datos sugieren que los genes pyk tienen un papel en el flujo metabólico, independientemente de las pequeñas diferencias en la expresión de los genes Bioplastics such as the poly-hidroxybutyrate (PHB) are a sustainable and biodegradable alternative to petrochemical plastics, which represent a serious problem of environmental contamination. However, there is not an efficient production system, because of the high cost of fermentation products when using heterotrophic bacteria, and the low rate of production when using photosynthetic bacteria. Some strategies to increase PHB accumulation are substrate modification of the culture medium and the metabolic engineering, in which the pyruvate is a potential point by its central position and control of the carbon distribution of the cells. Synechocystis has two genes encoding pyruvate kinase, pyk1 (sll0587) and pyk2 (sll1275) from which there is no information of its importance in the synthesis of compounds of interest such as the PHB. The objective of this work was to study the relationship between the expression of the pyk1 and pyk2 genes with the PHB production. The production of PHB in different culture media was analysed by spectrophotometric quantification, and the relative expression of the pyk1 and pyk2 genes was obtained by qPCR, and the correlation between the two variables was determined. The highest production of PHB was found in the cultures in the photomixotrophic condition with glucose, both with nitrogen and with nitrogen limitation, with 10.3 and 11.0 % of PHB (w/w), respectively, which represents an increase of 1.5 times in comparison with the photoautotrophic condition. The highest level of expression of the pyk1 gene was obtained in the condition with nitrogen limitation, while an increase in the expression levels of the pyk2 gene was observed in the photomixotrophic condition, being higher in the condition in nitrogen limitation with glucose supplementation. The correlation between the PHB production and the expression of the pyk genes had a coefficient of -0.28 for pyk1 gene and 0.55 for pyk2 gene. The relation between the variables was negative for pyk1 and positive for pyk2, with a weak relation for pyk1 and a moderate relation for pyk2. These results suggest that pyk genes may play a role in the metabolic flux, despite the small differences in gene expression, and the potential for metabolic engineering is still a viable option | |
| CICESE | |
| 2017 | |
| Tesis de maestría | |
| Español | |
| Villagomez Aranda, A.L. 2017. Expresión de los genes piruvato cinasa de Synechocystis sp. PCC 6803 y su relación con la producción de PHB. Tesis de Maestría en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 80 pp. | |
| BIOLOGÍA MOLECULAR DE MICROORGANISMOS | |
| Aparece en las colecciones: | Tesis - Ciencias de la Vida |
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