Development of detailed kinetic models of Βeta-Carotene production in recombinant Saccharomyces cerevisiae strains
Loading...
Date
2025
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
El β-caroteno es un pigmento con alta relevancia comercial en varias industrias gracias a sus propiedades antioxidantes. Sin embargo, los métodos actuales de producción son poco atractivos para el consumo humano, por lo que la ingeniería metabólica se ha presentado como una alternativa. No obstante, los factores que limitan los rendimientos de producción no son bien entendidos. Una herramienta para poder guiar el diseño racional de microorganismos modificados genéticamente han sido los modelos de conjuntos. A diferencia de modelos cinéticos tradicionales, estos capturan la incertidumbre de la dinámica intracelular sin sacrificar información termodinámica, regulatoria y mecánica. El desafío es seleccionar un marco de trabajo que efectivamente describa el comportamiento cinético del sistema y de nuevas perspectivas de su funcionamiento. En este trabajo se construyeron modelos cinéticos de conjuntos para la vía metabólica del mevalonato que precede la síntesis de carotenoides para poder entender y mejorar la producción de β-caroteno. Se generaron datos transcriptómicos y fluxómicos de cultivos en quimiostatos para tres cepas recombinantes de Saccharomyces cerevisiae a 2 tasas de dilución. La regulación y los mecanismos de la red fueron obtenidos de literatura. Esta información llevó a la evaluación de diferentes estructuras de modelos que capturan distintos niveles de complejidad cinética. Modelos sujetos a una condición de referencia termodinámicamente factible fueron muestreados y luego seleccionados para poder representar mejor múltiples condiciones experimentales. Partículas de modelos que incluían regulación enzimática y mecanismos promiscuos simularon con mayor exactitud condiciones experimentales. Los modelos fueron investigados para identificar prometedoras intervenciones genéticas usando análisis de control metabólico. Finalmente, se simularon los conjuntos para predecir el estado de la red bajo condiciones de producción convenientes, resultando en valioso conocimiento para optimización futura. En general, los modelos desarrollados profundizan el entendimiento del metabolismo de β-caroteno en levaduras, y son un precedente para estrategias ingenieriles racionales.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2025
Keywords
Modelo cinético, Saccharomyces cerevisiae, β-caroteno, Vía del mevalonato, Análisis de control metabólico