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BIOSÍNTESIS DE BUTIRATO EN CEPAS DE THERMOANAEROBACTERIUM

DÍAZ PEÑA, Rocio 1 | EGOBURO, Diego1 | MÉNDEZ, Beatriz2 | PETTINARI, María Julia3

IQUIBICEN 1; DEPARTAMENTO DE QUÍMICA BIOLÓGICA, FACULTAD DE CIENCIAS EXACTAS Y NATURALES, UBA 2; DEPARTAMENTO DE QUÍMICA BIOLÓGICA FCEN-UBA IQUIBICEN CONICET 3

Introducción y Objetivos:
En las últimas décadas, el desarrollo de biocombustibles como el butanol y el etanol, ha ganado un gran interés como alternativa a los combustibles fósiles que generan grandes emisiones de CO2 y utilizan un recurso no renovable. Estos compuestos son sintetizados por algunas bacterias anaerobias como Clostridium acetobutylicum como producto de fermentación. Desde un punto de vista biotecnológico la utilización de organismos termófilos presenta ventajas por sobre los mesófilos, dado que su uso reduce los costos en la fermentación ya que no requieren refrigeración. Las bacterias del género Thermoanaerobacterium son anaerobias y termófilas, y algunas especies son capaces de producir etanol y butanol. Sin embargo, sus vías metabólicas no se conocen en profundidad. Por esa razón, en este trabajo se realizó un análisis comparativo de las vías de producción de ácidos y alcoholes en las cepas secuenciadas del género Thermoanaerobacterium, y se caracterizó experimentalmente el perfil metabólico de dos cepas de T. thermosaccharolyticum.
Materiales y Métodos:
Se realizó un análisis genómico comparativo utilizando las plataformas RAST annotation Server, y BLAST. Las cepas T. thermosaccharolyticum GSU 5 y T. thermosaccharolyticum DSM 571 se cultivaron durante 48 h en condiciones anaeróbicas y los metabolitos generados se midieron mediante HPLC y GC.
Resultados:
En todas la cepas analizadas: T. thermosaccharolyticum (GSU5, DSM 571, M5, M0975, TG57) y en T. sp. RBIITD se encontraron los genes involucrados en la síntesis de butiril-coA organizados en el operón bcs. Con respecto a la síntesis de butirato en estas cepas el butirato se sintetiza mediante la conversión de butiril-CoA catalizada por BUT (Butyryl-CoA:acetate CoA transferase) utilizando acetato. En contraste, T. xylanolyticum LX-11, T. saccharolyticum JW/SL-YS485, T. saccharolyticum NTOU1, T. aotearoense SCUT27 y T. sp. PSU-2 no poseen los genes del operón bcs. Si bien presentan los genes que codifican para las enzimas PTB1 (Phosphate butyryltransferase) y BUK (Butyrate kinase), las cuales están involucradas en la vía de síntesis de butirato más conocida, estas cepas no son capaces de sintetizar butirato debido a la ausencia de algunos genes clave, por lo cual se postula que PTB1 y BUK estarían involucradas en la degradación de aminoácidos de cadena ramificada. Por otro lado, ninguna de las cepas analizadas presenta los genes que codifican las enzimas involucradas en la síntesis de acetona. Consistentemente, no se observó producción de acetona en las cepas GSU5 y DSMZ 571.
Conclusiones:
En este trabajo se logró evaluar las vías de producción de butanol, butirato y acetona en distintas cepas de Thermoanaerobacterium. Se encontró que las cepas capaces de producir butirato poseen la vía de BUT. Además se observó que las cepas del género Thermoanaerobacterium no producen acetona como producto de fermentación, a diferencia de C. acetobutylicum, que produce acetona, butanol y butirato por la vía ABE