INGENIERIA METABOLICA SD20A BÁRBARA RIBBECK

ANTECEDENTES Las actividades metabólicas de las células funcionan con una red de reacciones enzimáticas reguladas y acopladas y con sistemas de transporte selectivos.

ANTECEDENTES Las redes metabólicas son producto de la evolución, por lo que no son óptimas para los objetivos prácticos de la biotecnología. Es necesario y posible mejorar el rendimiento de los procesos aplicando modificaciones genéticas.

INGENIERÍA METABÓLICA La ingeniería metabólica es el mejoramiento de las actividades celulares usando manipulación de funciones enzimáticas, de transporte y de regulación usando técnicas de DNA recombinante.

REDIRIGIR LOS FLUJOS METABÓLICOS PARA OBJETIVOS INDUSTRIALES Y MÉDICOS COMPUTACIÓN GENÉTICA MATEMÁTICA BIOQUÍMICA BIOLOGÍA CELULAR BIOLOGÍA MOLECULAR REDIRIGIR LOS FLUJOS METABÓLICOS PARA OBJETIVOS INDUSTRIALES Y MÉDICOS

EJEMPLOS DE OBJETIVOS DE LA INGENIERÍA METABÓLICA Incrementar productividad del proceso (ej., producción de antibióticos). Extensión de una vía metabólica para producir algo nuevo. Cambio de dirección de algún flujo. Aceleración de una etapa limitante Introducción de nuevos sistemas de transporte.

PROBLEMAS DE LA INGENIERÍA METABÓLICA Predicción de los efectos al modificar una vía La expresión de una proteína recombinante en una célula no garantiza su actividad. Pueden existir proteasas que las degraden, necesitan tener la estructura correcta, deben estar en el lugar (organelo) correcto, deben tener los sustratos, no encontrarse con inhibidores, etc.

AREAS IMPORTANTES EN INGENIERÍA METABÓLICA Determinación de mecanismos de control y flujo en las vías menos conocidas. Desarrollo de instrumentos para estudiar enzimas y procesos regulatorios en vivo. Identificar nuevas herramientas genéticas , como marcadores y reguladores. Aumentar los tipos de células huésped usados en Ingeniería Genética.

AREAS IMPORTANTES EN INGENIERÍA METABÓLICA Mejorar estabilidad genética de células huésped. Creación de bases de datos y métodos computacionales para analizar vías y modelar el metabolismo. Estudiar el mecanismo de transporte de moléculas pequeñas a través de las membranas celulares.

ETAPAS EN EL MEJORAMIENTO DE UNA VÍA METABÓLICA Identificar la vía que se desea mejorar. Identificar la reacción que limita la vía. Identificar el tipo de modificación genética más apropiada, cambios en la inhibición, amplificación de la expresión, transporte de sustratos.

A B C E1 E2 A B C E1 E2 Inhibición de E1 para aumentar la producción de C La producción sólo aumentará si E2 es suficiente para utilizar todo el flujo que viene de A A C E1 E2 B

¿Dudas, consultas?

INFORMACIÓN Fecha del próximo informe/presentación:

Incrementar productividad Sustrato Metabolito Subproducto Antibiótico = E2 E3 E1 Sustrato Metabolito Subproducto Antibiótico < E1 E2 E3 Caso menta: Deseable producir mentol, no deseable el mentofurano (aumenta su producción en condiciones de baja luz y otras)

Extensión de una vía Sustrato Sustrato E1 E1 Metabolito 1 Metabolito Producto Sustrato Metabolito Producto E1 E2

Cambio de dirección Sustrato Metabolito 1 Metabolito 2 E1 E2 E3

Aceleración etapa limitante Sustrato Metabolito 1 Metabolito 2 E1 E2 E3 Producto Sustrato Metabolito 1 Metabolito 2 E1 E2 E3 Producto 4 puntos: -influencia global o específica de reguladores genéticos -genes estructurales (enzimas proteinas) -co-factores, disponibilidad de precursores -TRANSPORTE

Sistemas de transporte