DISEÑO DE NUEVOS SISTEMAS SINTETICOS PARA LA EXPRESION DE PROTEINAS RECOMBINANTES INDUCIDA POR PH ALCALINO EN LEVADURAS

LA PRODUCCION DE PROTEINAS RECOMBINANTES DE INTERES INDUSTRIAL MEDIANTE EXPRESION HETEROLOGA ES YA UN METODO RUTINARIO PARA OBTENER EN GRANDES CANTIDADES PROTEINAS QUE SON DIFICILES O CARAS DE EXTRAER DE SU ORIGEN NATURAL. LAS LEVADURAS, PRINCIPALMENTE S. CEREVISIAE Y KOMAGATAELLA (PICHIA) PASTORIS, SE HAN CONSIDERADO UNA EXCELENTE OPCION PARA ELLO, YA QUE RETIENEN LA MAYORIA DE LAS VENTAJAS DE LA PRODUCCION MICROBIANA, PUEDEN SER MODIFICADAS GENETICAMENTE DE MANERA SENCILLA Y OFRECEN MUCHAS DE LAS CARACTERISTICAS DE EUCARIOTAS COMPLEJOS. SIN EMBARGO, LA EXPRESION EN LEVADURAS A ESCALA INDUSTRIAL TODAVIA PRESENTA ALGUNAS LIMITACIONES. EN PARTICULAR, SI BIEN LAS OPCIONES DE PROMOTORES TRANSCRIPCIONALES INDUCIBLES EN S. CEREVISIAE (GAL1, MET25, CUP1, ETC.) SON ADECUADAS A ESCALA DE LABORATORIO, NO LO SON PARA LA PRODUCCION INDUSTRIAL A GRAN ESCALA, YA QUE IMPLICAN MANIPULACIONES COMPLEJAS (P. EJ., CAMBIOS EN LA FUENTE DE CARBONO), REQUIEREN CEPAS AUXOTROFICAS O EMPLEAN INDUCTORES TOXICOS. ANALOGAMENTE, EL SISTEMA MAS UTILIZADO EN P. PASTORIS, BASADO EN EL PROMOTOR AOX1, REQUIERE EL CULTIVO DE LA LEVADURA EN METANOL, UNA SUSTANCIA INFLAMABLE Y PELIGROSA. POR ELLO, SE ESTAN LLEVANDO A CABO EN LOS ULTIMOS AÑOS INTENSOS ESFUERZOS PARA ENCONTRAR PLATAFORMAS DE EXPRESION DE LEVADURAS BASADAS EN PROMOTORES INDUCIBLES ALTERNATIVOS MAS CONVENIENTES. EN ESTE PROYECTO PROPONEMOS EL DISEÑO Y CONSTRUCCION DE NUEVAS PLATAFORMAS DE EXPRESION DE PROTEINAS INDUCIBLES EN S. CEREVISIAE, DESDE UN ENFOQUE DE INGENIERIA DE PROMOTORES HIBRIDOS Y EMPLEANDO MODULOS SINTETICOS CAPACES DE SER REGULADOS POR ALCALINIZACION MODERADA DEL MEDIO. LA OPORTUNIDAD DE ESTA PROPUESTA SE BASA EN: I) LA IDENTIFICACION, EN BUENA MEDIDA POR NUESTRO LABORATORIO, DE UNA COLECCION DE ELEMENTOS QUE SON CAPACES DE INDUCIR O REPRIMIR LA EXPRESION GENICA EN RESPUESTA A UNA ALCALINIZACION LEVE (Y DE LAS VIAS DE SEÑALIZACION IMPLICADAS); II) EL DESARROLLO Y DISEÑO DE “CAJAS DE HERRAMIENTAS” DE COMPONENTES SINTETICOS, BASADOS EN LOS AVANCES REALIZADOS EN LOS ULTIMOS AÑOS EN LA COMPRENSION DE LOS MECANISMOS FUNDAMENTALES DE LA REGULACION TRANSCRIPCIONAL Y EN LOS NOVEDOSOS CONCEPTOS DE LA BIOLOGIA SINTETICA. POR ELLO, PROPONEMOS EL DISEÑO, CONSTRUCCION Y ENSAYO, A NIVEL DE LABORATORIO Y BIORREACTOR, DE UNA COLECCION DE PROMOTORES BASADOS EN DIVERSOS ELEMENTOS TRANSCRIPCIONALES BASALES COLOCADOS BAJO EL CONTROL DE COMPONENTES POSITIVOS (CDRE, STRE, PHO,..) O NEGATIVOS (MIG1/2, NRG1, ..) Y QUE SERAN UBICADOS EN PLASMIDOS O INTEGRADOS EN EL CROMOSOMA. LA EXPRESION EN ESTOS NUEVOS SISTEMAS PODRIA ACTIVARSE A VOLUNTAD MEDIANTE INDUCTORES MUY BARATOS (COMO KOH) Y EL NIVEL DE INDUCCION SERIA MONITORIZADO Y REFINADO EN LINEA CON DISPOSITIVOS SIMPLES, ADECUADOS A ESCALA INDUSTRIAL. TAMBIEN PROPONEMOS CONDICIONES AMBIENTALES O MUTACIONES ESPECIFICAS QUE AUMENTARAN LA ROBUSTEZ DE LA LEVADURA, PERMITIENDO SU CRECIMIENTO A ALTA DENSIDAD POR ENCIMA DE PH NEUTRO. FINALMENTE, QUEREMOS DILUCIDAR POR VEZ PRIMERA, MEDIANTE EL USO DE RNA-SEQ, LOS CAMBIOS TRANSCRIPCIONALES EN P. PASTORIS EN RESPUESTA A ALCALINIZACION MODERADA DEL MEDIO. EL TRABAJO PRELIMINAR HA DEMOSTRADO QUE LOS MODULOS REGULADORES RELEVANTES Y LAS VIAS DE SEÑALIZACION QUE SE HAN DEMOSTRADO EN S. CEREVISIAE ESTAN PRESENTES EN P. PASTORIS. LA IDENTIFICACION Y CARACTERIZACION DE DICHOS MODULOS Y VIAS ESTABLECERA LA BASE PARA EL DISEÑO Y LA CONSTRUCCION DE UNA PLATAFORMA DE EXPRESION REGULABLE POR PH ALCALINO UTILIZANDO P. PASTORIS COMO HUESPED.