Ingeniería metabólica en Ashbya Gossypii para el desarrollo de bioprocesos industriales. Biología sintética y economía circular

Resumen

El Pacto Verde Europeo adoptado por la Comisión Europea tiene como objetivo hacer frente al cambio climático y a la degradación del medio ambiente. En este sentido, es de gran interés el empleo de materias primas renovables y el aprovechamiento de residuos generados por otros sectores e industrias como la biomasa lignocelulósica, constituida por glucosa y xilosa principalmente. En consecuencia, conseguir un uso eficiente de xilosa en fermentaciones microbianas se ha convertido en un objetivo importante en biotecnología. Ashbya gossypii es un hemiascomiceto empleado para la producción de riboflavina y otros compuestos de interés industrial como nucleósidos, folatos y biolípidos, entre otros. Su importancia en la industria ha contribuido a su estudio y al desarrollo de herramientas moleculares para su manipulación. La ingeniería metabólica de este hongo ha permitido emplear medios de cultivo con xilosa como única fuente de carbono. Sin embargo, la construcción de diseños más complejos requiere el desarrollo de nuevas herramientas moleculares. En este contexto, se ha diseñado un sistema CRISPR/Cas9 adaptado a A. gossypii. Así, se ha comprobado la introducción eficiente de deleciones, sustituciones e inserciones de nucleótidos sin la intregración genómica de marcadores de resistencia. Además, se ha llevado a cabo la caracterización de secuencias promotoras mediante el empleo del sistema Dual Luciferase Reporter. Las secuencias promotoras descritas se agrupan en tres grupos según su actividad transcripcional en promotores fuertes, medios y débiles. Adicionalmente, el sistema DLR se ha empleado para evaluar la funcionalidad de sitios reguladores pertenecientes a genes que controlan la ruta de producción de riboflavina. Por otro lado, mediante el empleo de estas herramientas y las ya existentes se ha llevado a cabo la modificación de la ruta del mevalonato de A. gossypii para la producción de limoneno en cepas capaces de usar xilosa como única fuente de carbono. La sobreexpresión heteróloga de la limoneno sintasa de Citrus limon, junto con la sobreexpresión de los genes endógenos HMG1 y ERG12, además de la sobreexpresión de la ruta ortogonal NDPS1 ha permitido obtener una cepa de A. gossypii capaz de producir 336.4 mg/L de limoneno en cultivos con xilosa como fuente de carbono. Este trabajo aporta nuevas herramientas de edición genómica de A. gossypii para la implementación de nuevas estrategias de ingeniería metabólica, como la producción de monoterpenos, demostrando la versatilidad e importancia de A. gossypii como factoría microbiana capaz de aprovechar residuos agroindustriales ricos en xilosa.