Lecture 3 Flashcards
A cerca de los aminoácidos:
Todos los aminoácidos se pueden sintetizar industrialmente ya sea por fermentación directa, por enzimas sintetizadas por microorganismos, por hidrólisis de proteínas o por síntesis química.
Hablame de los diferentes procesos de formación del L-Glutamato
1) Inicialmente se producía por hidrólisis de proteínas, lo que resultaba bastante caro pues debía separarse del resto de aminoácidos.
2) Más tarde se procedió a su síntesis química, pero también era un proceso caro pues se debía separar de su isómero D-Glutamato (sin sabor)
3) Luego se descubre una bacteria del suelo que secreta grandes cantidades al medio de cultivo (Corynebacterium glutamicum) dando inicio a la fermentación de cepas silvestres de Actinobacterias, Firmicutes o Proteobacterias para la producción industrial de aminoácidos.
Por cual compuesto se ve afectada la producción de L-Glutamato? Explica el por que
La biotina influye en la producción de glutamato, de manera que, al añadirla al medio de cultivo, la producción aumentaba, pero al añadir demasiada, disminuía.
Se sabe que la ausencia de biotina altera la función del enzima regulador OdhI bloqueando el Ciclo de Krebs. El enzima regulador OdhI controla el complejo enzimático de la 2-oxoglutarato deshidrogenasa (ODHC) de manera que, cuando se encuentra desfosforilado, es capaz de inhibir el complejo parando el Ciclo de Krebs (2-oxoglutarato se convierte en L-Glutamato). OdhI también facilita la expresión de un transportador de membrana de glutamato que permite su acumulación en el exterior.
En condiciones normales, el Ciclo de Krebs funciona en una versión truncada, a través del ciclo del glioxilato, manteniendo una producción normal de glutamato. Cuando se alcanza una alta densidad de cultivo, se inhibe parcialmente esta ruta, aumentando la producción de glutamato.
Métodos de regulación de la síntesis de aminoácidos en E. coli
1) Control de la actividad de enzimas pre-existentes: Se trata de la inhibición por feedback como ocurre en la síntesis de prolina a partir de glutamato (cuando hay grandes cantidades de prolina, ésta se une al primer enzima de su síntesis inactivándolo).
2) Control de la síntesis de nuevos enzimas:
- Represión: El producto final de la ruta (cuando se sobreexpresa) se une a una proteína reguladora o represor inactivo (ArgR) provocando un cambio de conformación que permite su unión a la región promotora inhibiendo la transcripción por bloqueo de la unión e la RNA polimerasa.
- Atenuación: Se controla el bloqueo del mRNA, por ejemplo, en el operón triptófano, en el que la región líder tiene la capacidad de formar estructuras secundarias por apareamiento de regiones –> Cuando hay mucho Trp pasa rápido por la región 1 a la región 2 de manera que las regiones 3 y 4 forman un bucle terminando la transcripción; en cambio, cuando hay poco Trp el ribosoma se atasca en la región 1 formándose un bucle entre las regiones 2 y 3 lo que no tiene ningún efecto sobre la RNA polimerasa.
Producción de intermediarios biosintéticos mediante mutantes auxótrofos: L-Ornitina
La L-Ornitina es un intermediario en la síntesis de arginina por lo que, para sintetizarla, debemos obtener un mutante auxótrofo para arginina que carezca de la actividad ornitina transcarbamilasa, que es el primer enzima de la ruta (L-Ornitina + ornitina transcarbamilasa = L-Citrulina).
Producción de intermediarios biosintéticos mediante mutantes auxótrofos: como se pueden identificar auxótrofos?
Para identificar el auxótrofo se utiliza un medio con citrulina debiendo controlar bien la cantidad pues si no se puede reducir la síntesis de ornitina (feedback negativo por arginina a niveles superiores). Se debe utilizar la arginina como nutriente limitante, manteniendo una función fisiológica normal sin que se activen los mecanismos de feedback.
