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Proteómica examinada para cambio en la vía de gluconeogénesis durante la formación de polihidroxialcanoato en cultivado en glicerol

Autores: Tanadchangsaeng, Nuttapol; Roytrakul, Sittiruk

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 15

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Debido a su disponibilidad y bajo costo, el glicerol puede considerarse como una materia prima adecuada para la producción de polihidroxialcanoato (PHA) mediante fermentación bacteriana. Sin embargo, en comparación con la producción de glucosa como precursor crudo, se encontró que el PHA producido a partir de glicerol produce menos PHA con tasas de crecimiento bacteriano bajas. Según nuestro estudio, se pudo sintetizar intermediarios similares a la glucosa a partir de glicerol a través de la gluconeogénesis. Esto resultó en una disminución del peso seco de la célula y del rendimiento de los polímeros de PHA, especialmente en la fase activa de crecimiento celular. Se indicó que el glicerol utilizado como fuente de carbono de la vía de síntesis de PHA tiene un cambio glucogénico, lo que provoca una disminución del contenido y la productividad de PHA. En esta investigación, investigamos las proteínas que estaban estrechamente relacionadas con el aumento del contenido intracelular de PHA y glucosa. Para resolver el problema anterior, las proteínas dentro de las células bacterianas fueron analizadas y comparadas con las proteínas de la base de datos mediante espectrometría de masas. Las proteínas fueron aisladas mediante la técnica de electroforesis en gel de poliacrilamida SDS-1D (PAGE) e identificadas mediante la técnica de cromatografía líquida de espectrometría de masas (LC-MS). Utilizando validación bioinformática, se examinó un total de 1361 proteínas y se encontraron en las células bacterianas en cultivo. La expresión selectiva de proteínas se correlacionó con la cantidad de PHA en cada momento de cultivo y la generación de glucosa mediante el estudio de las 1361 proteínas se dilucidó en la información proteómica. Los resultados del grupo de proteínas se encontraron que contenían 93 proteínas utilizando el programa de análisis de datos KMS del visor de matriz múltiple (MEV). Se encontraron especies proteicas con el mismo patrón de expresión para PHA y seis proteínas con patrones de expresión similares que estaban correlacionadas con la generación de contenido de glucosa. Las asociaciones de los dos grupos de proteínas se determinaron a través de un programa Stitch. Las asociaciones de proteínas y productos químicos se analizaron tanto directa como indirectamente a través de diferentes bases de datos. Se encontraron proteínas de interés con datos de investigación vinculados entre glicerol y glucosa. Cinco tipos de proteínas se conectan con la vía de cambio de glucosa y glicerol, dos de las cuales son hidrolasa de glucósidos (H16_B1563) y deshidrogenasa de cadena corta (H16_B0687), ambas enzimas utilizadas para romper los enlaces de azúcares complejos, posiblemente relacionadas con la conversión parcial de glicerol a glucosa. Las dos proteínas encontradas en las cepas utilizadas en el experimento H16 dan lugar a la ruptura de los enlaces de alfa, alfa-1,1-glucósido de malto-oligosil-trealosa y moléculas de azúcar de cadena corta como el manitol (CHO), respectivamente. En esta investigación, encontrar las proteínas de expresión asociadas que están involucradas en el cambio de la vía de gluconeogénesis a la síntesis de PHA será información útil para modificar genéticamente los microorganismos para producir PHA de manera más eficiente, lo que conduce a la reducción de los costos de producción.

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