Modelo combinado de flujos metabólicos y de reactor en el proceso de producción de l(-)-carnitina a partir de compuestos de trimetilamonio mediante e. Coli

Resumen

En esta memoria se ha llevado a cabo un estudio completo que integra los niveles metabólicos, genómicos, y señalómicos de la biotransformación de los compuestos de trimetilamonio en L(-)-carnitina por E.coli, para optimizar la síntesis de carnitina mediante el análisis de los resultados experimentales obtenidos y el desarrollo de detallados modelos matemáticos. El primer intento realizado con el objeto de optimizar la biotransformación de carnitina ha sido un modelo simple del proceso global (Cánovas et al., 2002). A este modelo se le ha añadido la capacidad de simular y predecir la evolución de las rutas metabólicas que estaban implicadas en la biotransformación. Tras esto se han combinado los metabolismos central y de carnitina a nivel de las coenzimas ATP y CoA, usando para ello la aproximación del Análisis de Flujos Metabólicos (M.F.A). Además, se ha llevado a cabo un estudio experimental con el objeto de validar las conclusiones obtenidas en los modelos previos mediante la perturbación del bioproceso con los principales productos de fermentación y el sustrato de la biotransformación. Adicionalmente, se han modelado y validado las rutas de señalización y de expresión génica de los componentes del metabolismo de carnitina, incluyendo la trascripción, traducción y procesos degradativos, y utilizando para ello la aproximación jerárquica de Kremling y Gilles (2001). Los resultados obtenidos en estos estudios han permitido determinar los puntos de control de la biotransformación de carnitina tanto a nivel macroscópico (reactor) como nivel microscópico (intracelular). No sólo se ha determinado que el proceso de biotransformación es dependiente de ATP sino que, además, el estado redox celular es también un factor muy importante para su optimización. Es más, se ha establecido el mecanismo de inhibición por glucosa del metabolismo de carnitina y un modo de evitarlo. También se ha encontrado un indicador del