Cada día hay un mayor interés en comprender el metabolismo de determinados microorganismos debido a sus
aplicaciones industriales y farmacológicas. La biología de sistemas es una herramienta utilizada con este fin, ya que
permite el desarrollo de modelos para la simulación del metabolismo, permitiendo una mayor comprensión de
éste.
El objetivo del presente trabajo es construir un modelo continuo de una red metabólica con regulación génica, que
incorpore la dinámica de síntesis enzimática, para simular los flujos metabólicos de las vías centrales de la cepa
nativa de Saccharomyces cerevisiae durante un cultivo batch.
La red metabólica propuesta incorpora las reacciones de glicólisis, gluconeogénesis, ciclo de los ácidos
tricarboxílicos, síntesis de proteínas, síntesis de glicerol y síntesis y consumo de etanol. La fuente de carbono
utilizada fue glucosa (condiciones fermentativas) y una vez que ésta es consumida comienza el consumo de etanol
(condiciones no fermentativas). Dicho etanol fue sintetizado previamente a partir de glucosa, proceso conocido
como cambio diáuxico. El modelo consiste en 39 flujos que representa la acción de 50 enzimas.
La metodología utilizada consideró, en primer lugar, construir un modelo de síntesis enzimática. Este modelo
define la actividad enzimática a partir de la regulación génica, mediada por glucosa, de la expresión de enzimas
claves de la red metabólica propuesta. Esta regulación se lleva a cabo mediante los mecanismos de inducción y corepresión,
modelados a partir de ecuaciones diferenciales ordinarias. A partir de este modelo se simularon los
perfiles de biomasa, glucosa y etanol en cepas nativas y recombinantes. El ajuste logrado para estos 3 compuestos
fue del 95%, 96% y 82% respectivamente, promediando las 4 simulaciones realizadas.
Luego use modeló la red metabólica en conjunto con la red de regulación génica, a partir de la integración de un
modelo cinético con el modelo de síntesis enzimática. El primero considera la cinética enzimática de MichaelisMenten
y la Ley de Acción de Masas para las reacciones no enzimáticas. Los datos fueron obtenidos a partir de un
Análisis de Flujos Metabólicos (MFA) a partir de los cuales se determinaron los flujos metabólicos de entrada
necesarios. La simulación de la fermentación de la cepa nativa fue exitosa, ya que la diferencia entre los flujos
obtenidos a partir del modelo y los flujos determinados por el MFA correspondiente no supera el 25% en el 75% de
los casos durante el crecimiento exponencial en glucosa, y no supera el 20% en el 90% de los casos durante el
crecimiento exponencial en etanol. Los ajustes logrados para los perfiles de biomasa, glucosa y etanol fueron del
95%, 95% y 79% respectivamente. Con estos resultados se concluye que el modelo propuesto simula en forma
representativa los flujos metabólicos y los perfiles de biomasa, glucosa y etanol de un cultivo batch de
Saccharomyces cerevisiae.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UCHILE/oai:repositorio.uchile.cl:2250/102584 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Vaisman Romero, Daniela Beatriz |
| Contributors | Asenjo de Leuze, Juan, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología, Andrews Farrow, Bárbara, Rapaport Zimermann, Iván, Agosin Trumper, Eduardo, Lienqueo Contreras, María Elena |
| Publisher | Universidad de Chile |
| Source Sets | Universidad de Chile |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | Tesis |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Chile, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/cl/ |
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