biología sintética

Biología sintética de actinomicetos

En los actinomicetos, las herramientas de la biología sintética comprenden varias estrategias para construir un chasis para las cepas productoras de alto rendimiento de biomoléculas por expresión heteróloga.

La reducción de los genomas mediante la supresión quirúrgica de varios grupos de genes biosintéticos y la maquinaria de degradación de proteínas proporciona a las cepas una carga más ligera, sin rutas metabólicas innecesarias para la función de la bacteria. La ingeniería de las piezas y casetes sintéticos, es decir, los elementos y/o genes genéticos reorganizados, recableados y reutilizados permiten un mejor control de la expresión. La mejora del control de la transcripción mediante la eliminación de los factores sigma ayuda a reducir al mínimo los esfuerzos de mantenimiento y a aumentar el rendimiento del producto. El control temporal y de ahorro de producto de la expresión de los genes se logra mediante promotores sintéticos y redes reguladoras.

Las nuevas herramientas de la biología sintética también permiten a EntreChem extender el alcance de la biosíntesis combinatoria:

  • El sistema desarrollado en la levadura Saccharomyces cerevisiae llamado Recombinación Asistida por Transformación, clonación TAR, es particularmente interesante. Usando este método, es posible clonar y movilizar fragmentos de ADN mayores de 100 kbp al diseñador Streptomyces.
  • Otro método particularmente eficaz para la generación de mutantes, ya sea por eliminación o sustitución, es el uso del sistema de edición de genes CRISPR-Cas9 para Streptomyces. Este método permite generar mutantes limpios, es decir, sin introducir material genético ajeno al microorganismo en cuestión, sin necesidad de un proceso de selección negativo.

Todas estas herramientas combinadas generan los huéspedes de Streptomyces como una plataforma robusta para productos naturales biológicamente activos, tanto de tipo silvestre como análogos obtenidos por ingeniería genética y biosíntesis combinatoria.

¿Cómo hacemos fármacos?

El avance en tecnologías de ADN recombinante ha permitido el clonaje de agrupamientos génicos de rutas de biosíntesis de muchos Productos Naturales bioactivos producidos por microorganismos, así como el conocimiento detallado de sus rutas metabólicas, incrementando significativamente el potencial de la biosíntesis combinatoria en la última década. La síntesis química y la fermentación microbiana se complementan con la manipulación de genes que gobiernan las rutas de metabolitos secundarios y ofrece una alternativa prometedora para la preparación de productos naturales complejos y sus analógos. Para conocer más sobre la contribución de nuestros socios fundadores en el campo, ver J Antibiot (Tokyo). 2011 Jan; 64(1): 51-7

Hay muchos productos naturales cuyas rutas se han clonado y caracterizado, y ahora es posible introducir modificaciones estructurales específicas en un producto natural en presencia de otros grupos funcionales gracias a la manipulación racional del grupo de genes que gobierna su biosíntesis. Las moléculas resultantes pueden ser producidas recombinantemente por fermentación a gran escala y purificadas y aisladas por los procesos convencionales de downstream.

Uno de los aspectos de nuestra tecnología es el desarrollo de una serie de “plásmidos de azúcares”, capaces de dirigir la biosíntesis de azúcares que forman parte de numerosos productos bioactivos con aplicación en clínica, agricultura o veterinaria. Algunos artículos de alto nivel publicados por nuestros socios fundadores sobre este tema se pueden encontrar aquí y aquí. Estos plásmidos, combinados con varias glicosil transferasas flexibles capaces de reconocer y transferir diferentes azúcares que participan en la biosíntesis de compuestos bioactivos, permiten construir bibliotecas de análogos con perfil de carbohidratos alterado. Esto es especialmente relevante, pues el dominio azúcar de la molécula a menudo se considerados responsable de la modulación de la interacción de fármaco con sus dianas biológicas.