Estudios moleculares de la regulación por pH en la producción de cefalosporina C por Acremonium chrysogenum Public Deposited
El pH ambiental juega un papel importante en la determinación de los niveles de trascripción de muchos genes fúngicos cuyos productos finales deben funcionar extracelularmente o en las fronteras celulares, y existe evidencia de que entre los genes regulados por pH ambiental se incluyen los que codifican para antibióticos β-lactámicos. A pesar de la importancia de Acremonium chrysogenum como el único microorganismo productor de cefalosporina C (CPC), la comprensión acerca de los mecanismos moleculares que regulan la biosíntesis de este compuesto es todavía limitada. Dada la relación observada entre el pH ambiental y la producción de CPC, tanto en cultivos sumergidos (FL) como en cultivos en estado sólido (FS), en el presente trabajo se consideró importante estudiar desde un punto de vista molecular la expresión de distintos genes que pudieran estar implicados en este fenómeno, bajo diferentes condiciones de pH y en los dos sistemas de cultivo mencionados. Se encontraron similitudes y diferencias que caracterizan la producción de CPC por A. chrysogenum bajo condiciones variables de pH ambiental y contenido de nutrientes en FS y FL, evidenciadas mediante parámetros tales como producción de CPC, pH, crecimiento, consumo de azúcares y niveles de expresión de varios genes involucrados directa o indirectamente en la producción de CPC. Se encontraron, asimismo, indicios de que solamente algunos genes involucrados en la biosíntesis del antibiótico pudieran estar regulados por el pH ambiental, al aumentar su transcripción con el pH del medio. Finalmente, se realizó la transformación de dos cepas de A. chrysogenum con secuencias del gen pacC diseñadas para estudiar su efecto en en la expresión de genes cuya transcripción es regulada por el pH ambiental. Estos experimentos mostraron aumento de la producción de CPC, pero especialmente aumento exponencial de los antibióticos formados en los primeros pasos de su biosíntesis; lo cual sugiere la hipótesis de que uno de, o los primeros cinco genes pertenecientes a esta ruta de biosíntesis están regulados por el pH ambiental. Estos resultados confirman a esta estrategia de ingeniería genética como una prometedora alternativa para mejorar la producción del antibiótico.
Environmental pH plays an important role on determining transcription levels of several related fungal genes related which final products should function outside of the cell environment or at the cell surface. There is also available evidence supporting the fact that among environmental pH-regulated genes those encoding β-lactam antibiotics biosynthesis can be included. Although the importance of Acremonium chrysogenum as the only cephalosporin C (CPC) producer microorganism, there is still a limited understanding about molecular mechanisms regulating this antibiotic biosynthesis. Based on the relationship between environmental pH and CPC production, as well as in liquid cultures (FL) as in solid state cultures (FS), we consider important to study from the molecular point of view, the gene expression related with this phenomena, under different pH conditions in the culture systems mentioned. It is reported by the first time many similarities and differences characterizing CPC production by A. chrysogenum under variable pH and nutrient content conditions in FS and FL. This characterization is supported by parameters like CPC production, pH, growth, and sugar uptake and expression levels of several genes involved in a direct or indirect way to CPC production. Available observations suggested that just some of the genes involved with the antibiotic biosynthesis could be regulated by environmental pH (regulation mediated by the transcription factor PACC) because of their increased transcription along the media pH. Finally, the genetic transformation of two A. chrysogenum strains with pacC sequences designed to study their effect on the genes whose transcription is regulated by ambient pH. These experiments offered more data, which suggest the hypothesis that, at least one or the five of the firsts genes belonging to the CPC biosynthesis route are regulated by ambient pH, giving evidence to confirm this genetic engineering strategy as a promising alternative to improve antibiotic production.
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