Análisis de flujos metabólicos de cepa costarricense chlorella vulgaris: modelo base para ingeniería metabólica de organismos autótrofos.

Abstract

Clorella vulgaris is a widely used microalga, especially to produce food supplements and biofuels. For the application of genetic engineering on the metabolism of an organism with an objective in mind it is necessary to first know the flows and the present limiting steps. This project aims to develop and evaluate a base model for the generation of metabolic fluxes maps of autotrophic organisms from C. vulgaris through the analysis by INST-MFA of biomass samples labeled with 13C. This model would allow to know the practical utility of the microalga and thus determine the objectives of improvement through metabolic engineering that increase the production of the metabolite of interest. A mathematical model was designed that allowed us to perform a first calculation of flows, generating a simplified map of the metabolic flows of C. vulgaris that shows the preference of the system towards the maintenance of the Calvin Benson cycle, in addition it was found that the phosphofructokinase is inactive, cutting the glycolysis, but Krebs cycle remains active. The map did not show the active production of fatty acids or glutamate.

Chlorella vulgaris es una microalga ampliamente utilizada tanto para investigación como en la industria, especialmente para la producción de suplementos alimenticios y biocombustibles. Para la aplicación de ingeniería genética sobre el metabolismo de un organismo con un objetivo en mente es necesario primero conocer los flujos y los pasos limitantes presentes en el metabolismo. Este proyecto tiene como objetivo desarrollar y evaluar un modelo base para la generación de mapas de flujos metabólicos de organismos autotróficos a partir de C. vulgaris mediante el análisis por INST-MFA de muestras de biomasa marcadas con 13C. Este modelo permitiría conocer la utilidad práctica de la microalga y así determinar los objetivos de mejora mediante ingeniería metabólica que aumenten la producción del metabolito de interés. Se diseñó un modelo matemático que permitió realizar un primer cálculo de flujos, generándose un mapa simplificado de los flujos metabólicos de C. vulgaris que evidencia la preferencia del sistema hacia el mantenimiento del ciclo de Calvin Benson, además se encontró que la fosfofrutoquinasa se encuentra inactiva, cortando la glucólisis, pero el ciclo de Krebs se mantiene activo. El mapa no evidenció la producción activa de ácidos grasos o glutamato.