Producción de penicilio acilasa en E.coli recombinante a partir de suero de leche bovino.

Abstract

"El suero de leche bovino (SLB) es un residuo industrial rico en lactosa, proteínas y minerales, debido a su alta carga orgánica se considera un efluente contaminante de cuerpos de agua. Actualmente se han propuesto diversas alternativas para el tratamiento del SLB para reducir su potencial contaminante mediante la separación de proteínas y evaporación para obtener concentrados empleados como suplementos en alimentación humana y animal. Otra alternativa consiste en utilizar el suero de leche como sustrato en fermentaciones para producir etanol, ácidos orgánicos, enzimas, polímeros etc. Las herramientas de ingeniería genética y la biotecnología permiten modificar microorganismos para su aplicación en la producción de metabolitos de interés comercial con alto valor agregado. El promotor lac es uno de los más utilizados para el control de expresión de productos génicos en bacterias y se induce por la presencia de lactosa o por el análogo sintético isopropil-ß-Dgalactopiranósido (IPTG) el cual resulta costoso en procesos de escala industrial. La enzima penicilino acilasa se seleccionó como modelo de estudio por que se emplea a gran escala en la producción de antibióticos de nueva generación como las penicilinas semisintéticas. Este trabajo propone la utilización del suero de leche como sustrato e inductor de la producción de penicilino acilasa como una alternativa de uso. Se seleccionó la cepa E.coli W3110/pPA102 para la expresión de la enzima recombinante en un medio a base de suero de leche. Se planteó un diseño experimental de bloques completos considerando dos factores concentración de suero y % oxígeno disuelto (OD) a tres niveles para evaluar la eficiencia del suero de leche (SLB) como sustrato en la pr oducción de la enzima. Los experimentos se realizaron en un reactor de 1 L tipo lote instrumentado a 29 °C y pH 7.0. Se determinaron las condiciones óptimas para alcanzar el máximo de producción de PA (0.613 U/mg células) a 5 g/L de concentración inicial de SLB y 3 % OD de acuerdo con el análisis estadístico. Se observó inhibición del crecimiento celular a altas concentraciones de sustrato (SLB). Se demostró que el SLB es utilizado de manera eficiente como sustrato e inductor en la producción de PA."

"Bovine milk whey (BMW) is an industrial disposal rich in lactose, proteins and minerals. Due to its high organic content it is considered a contaminant effluent of water bodies. Recently, several alternatives have been proposed for the treatment of BMW conducted to reduce its pollutant potential by separating proteins or by evaporation to obtain concentrates used as nutritional supplements in human and animal diets. Anot her alternative consist on using bovine whey as substrate in fermentations to produce ethanol, organic acids, enzymes, polymers etc. Genetic engineering techniques and biotechnology allows modifying microorganisms for its application on the production of commercial interesting metabolites with additional market value. The lac promoter is one of the most employed to control the expression of gene products in bacteria and it is induced by the presence of lactose or the synthetic analogue isopropyl-ß-Dthiogalactopyranoside (IPTG) which results expensive in processes at industrial scale. The penicillin acylase (PA) enzyme has been selected as study model because it is employed on the production of new generation antibiotics at large scale such as semisynthetic penicillins. This work suggests the application of bovine whey as substrate and inducer in the production of penicillin acylase as an alternative of use. The E. coli strain W3110/pPA102 was selected for the expression of the recombinant enzyme on whey based medium. A complete blocks experimental design was proposed considering two factors (BMW concentration and dissolved oxygen) at three levels to evaluate bovine whey efficiency as substrate on the production of the recombinant enzyme. The experiments were carried out in a 1L instrumented batch reactor at 29 ° C and 7.0 pH. A cellular growth inhibition effect was observed at high BMW concentrations. The optimal conditions to achieve a maximum of PA production (0.613 U/mg cells) were 5 g/L of initial concentration of BMW and 3 % oxygen concentration according to the statistical analysis. It was proved that the BMW works efficiently as substrate and inducer on the PA production and that limited oxygen conditions improve the enzyme activity."