Estrategias genéticas para la producción competitiva de ácido lipoico en la levadura metilotrófica Pichia pastoris

Abstract

El ácido α-lipoico (ALA) es un cofactor necesario para la catálisis y regulación de múltiples reacciones de descarboxilación oxidativa, con actividad antioxidante y exitosamente aplicado como terapia en distintas enfermedades metabólicas y neurodegenerativas. Debido a las limitaciones de la síntesis química y a los alcances limitados de su producción en procariotas, en este estudio se seleccionó a P. pastoris, para generar una plataforma de producción competitiva. Se diseñó un constructo con técnicas moleculares y de ingeniería genética para la incorporación de los elementos necesarios para la expresión de proteínas en levaduras. Las cepas transformantes obtenidas fueron cultivadas bajo condiciones controladas. Las pruebas moleculares revelaron la expresión de las proteínas introducidas con niveles importantes en algunas transformantes, mientras que las características específicas también se observaron tras los análisis cinéticos y de cultivo en lote. Este estudio establece estrategias genéticas de producción de ALA en levaduras, sin embargo, aún es necesaria la implementación de diversas estrategias para determinar la factibilidad biotecnológica de su producción a gran escala.

α-Lipoic acid (ALA) is a necessary cofactor for catalysis and regulation of oxidative decarboxylation reactions, it has antioxidant activity and has been successfully applied as therapy in a variety of metabolic and neurodegenerative diseases. Due to the limitations of its chemical synthesis and the scarce multiple advances in its production in prokaryotic cells, P. pastoris was selected in this study to generate a competitive production platform. A construct was designed through molecular and genetic engineering techniques for the incorporation of necessary elements for the protein expression in yeasts. The recombinant strains obtained were cultivated under controlled conditions. Molecular analyzes verified the expression of the specific proteins with significant levels in some strains while the specific characteristics were also observed after kinetic and batch culture analyzes. In this work, genetic strategies were established for the production of ALA in yeast. However, implementation of multiple strategies is necessary to determinate the biotechnological feasibility for its large-scale production.