Metabolismo de ácidos grasos y síntesis de biocombustibles en "Pseudomonas putida"

Abstract

El uso de energías renovables y sostenibles, así como la necesidad de reducir la dependencia de fuentes de energía fósiles, tienen una importancia cada vez mayor a nivel mundial tanto en el plano medioambiental, como en el económico. La aviación comercial, que es un sector de gran consumo de combustibles fósiles, ha mostrado un creciente interés en desarrollar nuevos combustibles a partir de fuentes renovables. Entre las alternativas biotecnológicas más prometedoras se encuentra la obtención de alcanos (componentes mayoritarios de los combustibles de aviación) mediante síntesis biológica. En la naturaleza se han encontrado varios organismos capaces de sintetizar estos hidrocarburos de forma natural, aunque en una cantidad muy pequeña. Por esta razón, para la producción industrial de estos compuestos, es necesario mejorar la síntesis de alcanos y alquenos. En esta Tesis se demuestra que Pseudomonas putida KT2440, que ha sido reconocida como un buen chasis industrial para la síntesis de bioproductos gracias a sus características metabólicas, puede ser una plataforma adecuada para la producción de alcanos y alquenos a partir de glucosa. En primer lugar, se ha demostrado la producción de alcanos y alquenos en P. putida KT2440 mediante la expresión de los genes codificantes de la acil-ACP reductasa y la aldehído descarbonilasa procedentes de la cianobacteria Synechococcus elongatus PCC 7942 y, en segundo lugar, se ha conseguido aumentar la producción de alcanos utilizando varios mutantes de P. putida KT2440 afectados en pasos clave de la degradación de ácidos grasos. Los genes clave en la degradación de ácidos grasos se han identificado mediante el análisis del perfil de expresión de la bacteria cuando ésta crece utilizando ácidos grasos como fuente de carbono y a través del análisis del crecimiento de cepas mutantes. Además, se ha demostrado que cuando los dos genes que componen la ruta de síntesis de alcanos de cianobacterias se introducen en una cepa mutante de P. putida KT2440 incapaz de sintetizar los flagelos (elementos estructurales cuya biosíntesis y funcionamiento consumen mucha energía celular), se producen niveles más altos de alcanos y alquenos que en la cepa silvestre. Esto indica que las mejoras en la producción de alcanos se pueden lograr no solo mediante modificaciones de los flujos de carbono a través del metabolismo de ácidos grasos, sino también mediante la redirección de los flujos energéticos de la bacteria.