Efecto de la regulación por pH y la expresión del factor de transcripción PacC sobre la producción de antibióticos betalactámicos en Acremonium chrysogenum Público Deposited

Acremonium chrysogenum es un hongo filamentoso productor de cefalosporina C (CPC), un antibiótico beta-lactámico de amplio espectro y baja toxicidad que sirve de base para la síntesis química de todas las cefalosporinas de uso clínico. Estas características hacen de la CPC un producto de alto valor agregado. Actualmente, A. chrysogenum es el único productor de CPC a nivel industrial. La biosíntesis de CPC se encuentra regulada por diversos factores y uno de los más importantes es el pH ambiental, que ejerce su función reguladora a través del regulador global de transcripción PacC. Cuando las condiciones ambientales de pH son entre ácidas y neutras la proteína PacC se encuentra inactiva, en una conformación cerrada. Cuando las condiciones cambian de neutras a alcalinas, se desencadena una cascada de señalización por pH que resulta en el rompimiento proteolítico del factor de transcripción PacC, llevándolo a su forma activa. Una vez activo, PacC regula positivamente la transcripción de la mayoría de los genes involucrados en la biosíntesis de CPC. Varios estudios han demostrado que la producción de CPC por A. chrysogenum es más alta cuando se utilizan sistemas de cultivo en estado sólido (SSF) en comparación con sistemas sumergidos (SmF). Además, se ha observado que existe un intervalo de valores de pH que favorece la producción de CPC, tanto en SSF como en SmF. En el presente trabajo se estudiaron, desde un punto de vista molecular, las diferencias entre la producción de CPC en SSF y SmF por A. chrysogenum. Se realizó un análisis de expresión de los genes cefD2 y cefEF, que codifican para dos enzimas limitantes de la biosíntesis de CPC, y del gen cefT, que codifica para una enzima involucrada en la secreción del antibiótico; en ambos sistemas de cultivo a pH controlado. Se encontraron diferencias importantes en los niveles de transcripción de estos genes, siendo estadísticamente mayor su expresión relativa (ER) en SSF. La ER máxima del gen cefD2 en SmF fue apenas el 7.46% de la alcanzada en SSF, mientras que la del gen cefEF fue del 65.8%, y la del gen cefT del 42.4%.

Estos resultados son las primeras evidencias que reportan diferencias a nivel transcripcional en los genes biosintéticos de CPC de A. chrysogenum, influenciadas por las condiciones del sistema de cultivo. Por otra parte, se activó constitutivamente el factor de transcripción PacC de A. chrysogenum, truncando el gen pacC hasta el sitio correspondiente para que su expresión diera lugar a la forma activa de la proteína, creando un fenotipo de mimetismo alcalino. La mutación se introdujo en la cepa silvestre de A. chrysogenum y en la cepa de alta producción C10 y se observaron sus efectos sobre la producción de antibióticos beta-lactámicos en dos medios diferentes de cultivo, ambos amortiguados a pH ácido. Se observaron incrementos significativos en la producción específica de antibióticos beta-lactámicos, de hasta 21.3 veces en medio definido y hasta 12.4 veces en medio complejo, por una de las mutantes de la cepa silvestre. Sin embargo, no se observaron mejoras significativas de la producción en las mutantes de la cepa C10, sugiriendo que en esta cepa ya se encuentra desregulada la señalización por pH ambiental. Finalmente, se llevó a cabo la inactivación del factor de transcripción PacC en A. chrysogenum mediante la interrupción del gen pacC en la región correspondiente al dominio de unión al ADN y la señal de localización nuclear y el silenciamiento del mismo gen utilizando la tecnología del ARN interferente. La interrupción del gen resultó aparentemente letal para la cepa silvestre de A. chrysogenum. El silenciamiento del gen afectó negativamente al crecimiento en medio sólido pero no en cultivo líquido. La producción específica de antibióticos beta-lactámicos no resultó ser estadísticamente diferente en las cepas con el gen pacC silenciado en comparación con la cepa parental y la cepa control. El presente trabajo continúa con la aplicación de las herramientas moleculares para comprender más en detalle los mecanismos de regulación de la biosíntesis de CPC y persigue mejorar genéticamente la producción de este antibiótico haciendo uso de los conocimientos sobre la señalización por pH ambiental.

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  • 2014
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Última modificación: 09/22/2022
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