INGENIERIA INGENIERIA METABOLICAMETABOLICA

SD20A

BÁRBARA RIBBECK

ANTECEDENTESANTECEDENTES

Las actividades Las actividades metabólicas de las metabólicas de las células funcionan con células funcionan con una red de reacciones una red de reacciones enzimáticas enzimáticas reguladasreguladas y y acopladasacopladas y con y con sistemas de transporte sistemas de transporte selectivosselectivos..

ANTECEDENTESANTECEDENTES

Las redes metabólicas son producto de la Las redes metabólicas son producto de la evolución, por lo que no son evolución, por lo que no son óptimasóptimas para para los objetivos prácticos de la biotecnología.los objetivos prácticos de la biotecnología.

Es necesario y posible mejorar el Es necesario y posible mejorar el rendimiento de los procesos aplicando rendimiento de los procesos aplicando modificaciones genéticas.modificaciones genéticas.

INGENIERÍA METABÓLICAINGENIERÍA METABÓLICA

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

COMPUTACIÓN

GENÉTICA

MATEMÁTICA

BIOQUÍMICABIOLOGÍA CELULAR

BIOLOGÍA MOLECULAR

REDIRIGIR LOS REDIRIGIR LOS FLUJOS FLUJOS

METABÓLICOS METABÓLICOS PARA OBJETIVOS PARA OBJETIVOS INDUSTRIALESINDUSTRIALES Y Y

MÉDICOSMÉDICOS

EJEMPLOS DE OBJETIVOS DE LA EJEMPLOS DE OBJETIVOS DE LA INGENIERÍA METABÓLICAINGENIERÍA METABÓLICA

Incrementar productividad del proceso (ej., producción de Incrementar productividad del proceso (ej., producción de antibióticos).antibióticos).

Extensión de una vía metabólica para producir algo nuevo.Extensión de una vía metabólica para producir algo nuevo.

Cambio de dirección de algún flujo.Cambio de dirección de algún flujo.

Aceleración de una etapa limitanteAceleración de una etapa limitante

Introducción de nuevos sistemas de transporte.Introducción de nuevos sistemas de transporte.

PROBLEMAS DE LA INGENIERÍA PROBLEMAS DE LA INGENIERÍA METABÓLICAMETABÓLICA

PredicciPredicción de los efectos al modificar una víaón de los efectos al modificar una vía La expresión de una proteína recombinante en La expresión de una proteína recombinante en

una célula no garantiza su actividad.una célula no garantiza su actividad. Pueden existir proteasas que las degraden, Pueden existir proteasas que las degraden,

necesitan tener la estructura correcta, deben estar necesitan tener la estructura correcta, deben estar en el lugar (organelo) correcto, deben tener los en el lugar (organelo) correcto, deben tener los sustratos, no encontrarse con inhibidores, etc. sustratos, no encontrarse con inhibidores, etc.

AREAS IMPORTANTES EN AREAS IMPORTANTES EN INGENIERÍA METABÓLICAINGENIERÍA METABÓLICA

Determinación de mecanismos de control y Determinación de mecanismos de control y flujo en las vías menos conocidas.flujo en las vías menos conocidas.

Desarrollo de instrumentos para estudiar Desarrollo de instrumentos para estudiar enzimas y procesos regulatorios en vivo.enzimas y procesos regulatorios en vivo.

Identificar nuevas herramientas genéticas , Identificar nuevas herramientas genéticas , como marcadores y reguladores.como marcadores y reguladores.

Aumentar los tipos de células huésped Aumentar los tipos de células huésped usados en Ingeniería Genética.usados en Ingeniería Genética.

AREAS IMPORTANTES EN AREAS IMPORTANTES EN INGENIERÍA METABÓLICAINGENIERÍA METABÓLICA

Mejorar estabilidad genética de células Mejorar estabilidad genética de células huésped.huésped.

Creación de bases de datos y métodos Creación de bases de datos y métodos computacionales para analizar vías y computacionales para analizar vías y modelar el metabolismo.modelar el metabolismo.

Estudiar el mecanismo de transporte de Estudiar el mecanismo de transporte de moléculas pequeñas a través de las moléculas pequeñas a través de las membranas celulares.membranas celulares.

ETAPAS EN EL MEJORAMIENTO ETAPAS EN EL MEJORAMIENTO DE UNA VÍA METABÓLICADE UNA VÍA METABÓLICA

Identificar la vía que se desea mejorar.Identificar la vía que se desea mejorar. Identificar la reacción que limita la vía.Identificar la reacción que limita la vía. Identificar el tipo de modificación genética Identificar el tipo de modificación genética

más apropiada, cambios en la inhibición, más apropiada, cambios en la inhibición, amplificación de la expresión, transporte de amplificación de la expresión, transporte de sustratos.sustratos.

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

B C

E1 E2

A

B C

E1 E2

B

A

C

E1 E2

¿Dudas, consultas?¿Dudas, consultas?

INFORMACIINFORMACIÓNÓN

Fecha del prFecha del próximo informe/presentación:óximo informe/presentación:

Incrementar productividadIncrementar productividad

SustratoSustrato

MetabolitoMetabolito

SubproductoSubproducto AntibióticoAntibiótico==

E2E2 E3E3

E1E1

SustratoSustrato

MetabolitoMetabolito

SubproductoSubproducto AntibióticoAntibiótico<<

E1E1

E2E2 E3E3

Extensión de una víaExtensión de una vía

SustratoSustrato

MetabolitoMetabolito

ProductoProducto

E1E1

E2E2

SustratoSustrato

Metabolito 1Metabolito 1

Metabolito 2Metabolito 2

E1E1

E2E2

E3E3

ProductoProducto

Cambio de direcciónCambio de dirección

Sustrato

Metabolito 1

Metabolito 2

E1

E2

E3

Metabolito 3

Sustrato

Metabolito 1

Metabolito 2

E1

E2

E3

Metabolito 3

Aceleración etapa limitanteAceleración etapa limitante

Sustrato

Metabolito 1

Metabolito 2

E1

E2

E3

Producto

Sustrato

Metabolito 1

Metabolito 2

E1

E2

E3

Producto

Sistemas de transporteSistemas de transporte