Examinando por Autor "Poblete Castro, Ignacio"
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Ítem Biosíntesis de nuevos polihidroxialcanoatos (PHAs) en pseudomonas : desde la producción natural de biopolímeros en bacterias psicrófilas Antárticas hasta la modulación de rutas metabólicas a partir de glicerol(Universidad Andrés Bello, 2020) Pacheco Camus, Nicolás; Poblete Castro, Ignacio; Facultad de Ciencias de la VidaEl aumento sostenido en las ultimas décadas en la producción y utilización de plásticos derivados del petróleo en el mundo, ha llevado a la generación de millones de toneladas de desperdicios por año. Esto sumado a las casi nulas políticas de reciclaje efectivo, dan como resultado que más del 80% del plástico utilizado tenga como destino final el medioambiente. Es por esto, que se hace imperativo buscar una alternativa sustentable para sustituir dichos polímeros sintéticos. En este ámbito, bacterias ambientales son capaces de acumular moléculas intracelulares, denominados biopolímeros, que aparecen como una alternativa de reemplazo para los plásticos utilizados actualmente en el mundo. Ciertos microorganismos, son productores naturales de dichos biopolímeros denominados específicamente como polihidroxialcanoatos (PHAs). Los PHAs son polímeros de ácidos hidroxialcanoicos que determinadas bacterias almacenan al interior de la célula como material de reserva, para posteriormente ser utilizados como fuente de carbono y energía. Además de ser biodegradables, los PHAs tienen características mecánicas y térmicas similares a los termoplásticos convencionales como el polipropileno. Uno de los desafíos críticos para la comercialización y globalización de estos biopolímeros es producir un PHA versátil, que pueda ser generado mediante fermentación bacteriana utilizando materias primas de bajo coste, y asi sea más rentable su producción respecto a los polímeros sintéticos. En este trabajo, sintetizamos y caracterizamos nuevos PHA con propiedades únicas no descritas anteriormente, mediante el uso de cepas del género Pseudomonas. Primero, explotamos las bacterias productoras de PHA naturales aisladas del suelo antártico, Pseudomonas frigusce/eri MPC6, que produjeron un nuevo polioxoéster de longitud de cadena corta y media en glicerol a un alto nivel. Luego, diseñamos Pseudomonas putida KT2440 genéticamente modificadas para sintetizar una estructura definida de cadena polimérica de PHA utilizando glicerol como única fuente de carbono en cultivos discontinuos. Tomando los resultados presentados aquí, llegamos a la conclusión de que tanto la exploración de entornos extremos como el diseño racional en ingeniería metabólica de rutas relacionadas al PHA, producen biopolímeros novedosos y sostenibles que podrían reemplazar algunos de los productos de plástico sintético convencional.Ítem In-depth genomic and phenotypic characterization of the antarctic psychrotolerant strain pseudomonas sp. MPC6 reveals unique metabolic features, plasticity, and biotechnological potential(Frontiers Media S.A., 2019-05) Orellana Saez, Matias; Pacheco, Nicolas; Costa, José I.; Mendez, Katterinne N.; Miossec, Matthieu J.; Meneses, Claudio; Castro Nallar, Eduardo; Marcoleta, Andrés E.; Poblete Castro, IgnacioWe obtained the complete genome sequence of the psychrotolerant extremophile Pseudomonas sp. MPC6, a natural Polyhydroxyalkanoates (PHAs) producing bacterium able to rapidly grow at low temperatures. Genomic and phenotypic analyses allowed us to situate this isolate inside the Pseudomonas fluorescens phylogroup of pseudomonads as well as to reveal its metabolic versatility and plasticity. The isolate possesses the gene machinery for metabolizing a variety of toxic aromatic compounds such as toluene, phenol, chloroaromatics, and TNT. In addition, it can use both C6- and C5-carbon sugars like xylose and arabinose as carbon substrates, an uncommon feature for bacteria of this genus. Furthermore, Pseudomonas sp. MPC6 exhibits a high-copy number of genes encoding for enzymes involved in oxidative and cold-stress response that allows it to cope with high concentrations of heavy metals (As, Cd, Cu) and low temperatures, a finding that was further validated experimentally. We then assessed the growth performance of MPC6 on glycerol using a temperature range from 0 to 45C, the latter temperature corresponding to the limit at which this Antarctic isolate was no longer able to propagate. On the other hand, the MPC6 genome comprised considerably less virulence and drug resistance factors as compared to pathogenic Pseudomonas strains, thus supporting its safety. Unexpectedly, we found five PHA synthases within the genome of MPC6, one of which clustered separately from the other four. This PHA synthase shared only 40% sequence identity at the amino acid level against the only PHA polymerase described for Pseudomonas (63-1 strain) able to produce copolymers of short- and medium-chain length PHAs. Batch cultures for PHA synthesis in Pseudomonas sp. MPC6 using sugars, decanoate, ethylene glycol, and organic acids as carbon substrates result in biopolymers with different monomer compositions. This indicates that the PHA synthases play a critical role in defining not only the final chemical structure of the biosynthesized PHA, but also the employed biosynthetic pathways. Based on the results obtained, we conclude that Pseudomonas sp. MPC6 can be exploited as a bioremediator and biopolymer factory, as well as a model strain to unveil molecular mechanisms behind adaptation to cold and extreme environments. Copyright © 2019 Orellana-Saez, Pacheco, Costa, Mendez, Miossec, Meneses, Castro-Nallar, Marcoleta and Poblete-Castro.Ítem Ingeniería metabólica de pseudomonas putida H para potenciar la producción de polihidroxialcanoatos a partir de benzoato de sodio y fenol como únicas fuentes de carbono y energía(Universidad Andrés Bello, 2017) Hidalgo Dumont, Cristian Eduardo; Poblete Castro, Ignacio; Borrero de Acuña, José Manuel; Facultad de Ciencias Biológicas; Escuela de Ingeniería en BiotecnologíaLa acumulación de plásticos sintéticos no degradables basados en petróleo y la producción de residuos industriales lignocelulósicos tóxicos han ido en aumento durante las últimas décadas, provocando graves problemas de contaminación ambiental. La solución más rentable y amigable con el medio ambiente es la producción biológica de bioplásticos a partir de fuentes de carbono renovables, tal como el uso de residuos industriales derivados de la lignina. En este estudio se utilizó por primera vez benzoato, compuestos aromáticos modelo, como única fuente de carbono para la producción de Polihidroxialcanoatos (PHAs) en Pseudomonas putida H. Los PHAs han sido propuestos como uno de los biopolímeros más atractivos para reemplazar los plásticos convencionales, ya que presentan propiedades mecánicas y físicas similares a los disponibles en el mercado. A través de la ingeniería metabólica de las rutas de degradación de compuestos aromáticos orto, se logró aumentar la síntesis de PHAs de 0,13 (g/L) en la cepa parental P. putida H a 0,25 (g/L) en la cepa mutante catA2 en cultivos de tipo discontinuo. Esto representa un aumento del 84% en la productividad de PHAs. Además, no existió una alteración de los parámetros fisiológicos (tasa especifica de crecimiento, rendimiento en sustrato) en la cepa mutante en comparación con P. putida H. Bajo condiciones de producción de PHA (limitación de nitrógeno), otros productos secundarios se encontraron en los cultivos tales como catecol, cis-cis muconato, pero no 2-hidroxisemialdehido muconato. Por lo tanto, aún queda mucho espacio para mejorar, donde la ingeniería de enzimas en los pasos limitantes y la sobreexpresión del gen relacionado con la conversión de catecol podrían ser estrategias claves para aumentar la producción de PHAs en P. putida H. Además, esto debe estar acoplado a la optimización de procesos en biorreactores para alcanzar altas productividades volumétricas.Ítem Ingeniería metabólica en pseudomonas putida KT2440 para aumentar la producción de polihidroxialcanoatos en glicerol(Universidad Andrés Bello, 2019) Duchens Sazo, Daniela Fernanda; Poblete Castro, IgnacioLos microorganismos ambientales son capaces de sintetizar de manera natural biopolímeros, denominados polihidroxialcanoatos (PHAs), los cuales se acumulan en forma de vesículas en el citoplasma de las células a modo de reserva de carbono y energía. Dicha acumulación ocurre bajo condiciones específicas de desbalance nutricional y ausencia de micronutrientes. Los PHAs tienen el potencial de reemplazar a los plásticos convencionales, ya que poseen propiedades físicas y mecánicas similares a las que presentan los termoplásticos como el tereftalato de polietileno (PET) y polietileno (PE). La bacteria Pseudomonas putida KT2440 es capaz de usar glicerol como fuente de carbono, un subproducto obtenido de la industria del biodiesel, para sintetizar dichos biopolímeros, alcanzando un rendimiento del 30% en relación con su biomasa total. Utilizando el modelo matemático descrito para P. putida KT2440 se establecieron genes blancos específicos para optimizar la producción de PHAs de cadena media (mcl-PHAs), donde la formación de metabolitos intermediarios de la ruta de los ácidos tricarboxílicos (TCA) como el malato y succinato fueron eliminados, para así redireccionar el flujo de carbono y privilegiar la síntesis de PHAs. En el siguiente estudio se obtuvo una cepa knockout para los genes ppc y aceA, que codifican para las enzimas fosfoenolpiruvato carboxilasa e isocitrato liasa, respectivamente. Los resultados obtenidos demuestran que la cepa doble mutante P. putida KT2440 Δppc-aceA es deficiente en la síntesis de PHA en comparación a la cepa parental. La producción de PHA y biomasa total es de 22,1% y 3,1 (g/L), respectivamente, cuando fue cultivada en medio mínimo (M9) con glicerol (30 g/L) como única fuente de carbono. Estos resultados sugieren que ambas enzimas catalizan reacciones que no son determinantes en el flujo de carbono relacionado con la producción de PHA y que existen otras reacciones que estarían supliendo este flujo hacia el ciclo del TCA, como la catalizada por la enzima piruvato carboxilasa. Considerando todos los resultados obtenidos, podríamos proponer un tipo de regulación específica de P. putida para controlar el flujo de carbono a nivel del nodo del piruvato, en donde las reacciones anapleróticas juegan un rol esencial, regulaciones que aún no comprendemos del todo, y se hace imperativo dilucidar para poder optimizar el rendimiento de PHA en futuras cepas generadas en nuestro laboratorio.