Figura 1:Quantidades aumentadas de succinato são produzidas com base na superexpressão de genes PEPC e no aumento da temperatura de cultivo. Crédito:Kobe University
O succinato é amplamente utilizado como ingrediente bruto para produtos petroquímicos, e há grande demanda por uma forma de produção de succinato que seja renovável e ambientalmente benigna. Um pesquisador japonês descobriu que os níveis de produção de succinato aumentam quando as cianobactérias crescem acima da temperatura ideal para o crescimento celular. Ele usou insights sobre a engenharia da via metabólica para alcançar a taxa de produção de biossuccinato mais eficiente do mundo.
A descoberta foi feita pelo professor Tomohisa Hasunuma (Escola de Ciências da Universidade de Kobe, Tecnologia e Inovação) como um Programa de Pesquisa Básica Estratégica da Agência de Ciência e Tecnologia do Japão. Os resultados foram publicados em Engenharia Metabólica em 27 de maio.
A equipe de pesquisa do professor Hasunuma teve como objetivo encontrar a reação que atua como o gargalo na via metabólica quando o CO2 é convertido em succinato, em seguida, use a engenharia genética para acelerar essa reação de gargalo e aumentar a produção de succinato.
A análise do metaboloma mede as quantidades das várias substâncias metabólicas dentro das células, e pode ser usado para estimar os intermediários metabólicos que contribuem para o aumento da produção de succinato. A equipe de pesquisa utilizou essa tecnologia para desenvolver uma técnica de análise dinâmica do metaboloma que pode observar o turnover nas quantidades de metabólitos intracelulares. Ao aplicar a análise dinâmica do metaboloma quando observaram um aumento na produção de succinato, eles foram capazes de identificar a reação de gargalo na via de biossíntese do succinato.
Figura 2:O caminho de conversão de dióxido de carbono em succinato:usando a análise dinâmica do metaboloma, a equipe mostrou que quando Synechocystis é cultivado a 37 ℃ a via metabólica (seta vermelha) é ativada. Crédito:Kobe University
A cianobactéria utilizada neste estudo (Synechocystissp. PCC 6803) é uma das cianobactérias mais populares para pesquisa em todo o mundo. A equipe descobriu que a temperatura ideal para fazer succinato a partir desta cianobactéria é cerca de 7 ℃ mais alta do que a temperatura de crescimento celular de 30 ℃. Usando a análise dinâmica do metaboloma, eles esclareceram o mecanismo para a produção de succinato em altas temperaturas, e mostrou que PEPC (fosfoenolpiruvato carboxilase) está envolvida na reação de gargalo. O grupo desenvolveu então um Synechocystis recombinante que possui maior atividade PEPC do que o tipo selvagem por meio de engenharia genética. Ao melhorar a reação PEPC, e crescimento de cianobactérias a 37 ℃, eles conseguiram aumentar a taxa de produção de succinato para 7,5 vezes maior do que estudos anteriores.
“Este estudo é um passo importante para a produção de biossuccinato a partir de CO2. Agora pretendemos aumentar a produção de succinato por meio do refinamento da via metabólica”, comenta o professor Hasunuma. "Visando vários sistemas metabólicos, esta linha de pesquisa pode fazer grandes contribuições na pesquisa básica em estruturas de controle de vias metabólicas, e pesquisa aplicada à produção de substâncias. "
