Obtención de cepas mutantes de Escherichia coli sobreproductoras de hidrógeno a partir de lactosuero

Abstract

"Problems caused by enviromental pollution and the decrease of the fossil fuels reserves have led to the search of new sustainable energy sources. Hydrogen is a promising option since its utilization in fuel cells produces pure water and energy. Biological hydrogen production (biohydrogen) is a more advantageus alternative than the conventional methods. This is because the biological processes are carried out at ambient temperature and pressure, and organic residues can be used for hydrogen production. The aim of this work is the construction of E. coli mutant strains that can use the cheese whey (by-product of the cheese production) as sustrate to produce hydrogen. In order to obtain overproducer mutant strains, we knocked-out the hycA and tatC genes. The hycA gene encodes for the repressor of the formate operon. The tatC gene encodes for a protein that is involved in the transport of respiratory hydrogenases and formate dehydrogenases by Tat translocation pathway. We also constructed a double mutant strain that had hycA and lacI genes deleted. The lacI gene encodes the lac operon repressor and its deletion leads to the constitutive expression of the lac operon. Both the hydrogen production and rate were increased in the mutant strain ΔhycA ΔlacI using cheese whey."

"Los problemas causados por la contaminación ambiental y la disminución de las reservas de petróleo han conducido a la búsqueda de nuevas fuentes energéticas que permitan un desarrollo sustentable. El hidrógeno es una alternativa con amplio potencial ya que se puede utilizar en celdas de combustible y solo genera calor y vapor de agua como subproducto. La producción biológica de hidrógeno (biohidrógeno) presenta algunas ventajas respecto a las formas convencionales de obtención, debido a que se lleva a cabo a temperatura ambiente, bajas presiones y se puede acoplar a la utilización de residuos orgánicos. El objetivo de este trabajo es la construcción y uso de cepas de E. coli manipuladas genéticamente para realizar la fermentación anaerobia de lactosuero (subproducto de la industria de lácteos) y obtener como producto principal hidrógeno molecular. Para obtener cepas mutantes sobreproductoras de hidrógeno se realizó la remoción de los genes hycA y tatC. El gen hycA, codifica para el regulador negativo del operón del formiato y el producto del gen tatC, tiene un papel fundamental en la vía Tat del transporte de formiato deshidrogenasas e hidrogenasas que compiten por los electrones que darían origen a hidrógeno molecular. También se obtuvo una cepa doble mutante (delta)hycA, (delta) lacI, éste último gen codifica para la proteína represora del operón de lactosa, por lo tanto, en una mutante que carece de este gen, la expresión del operón lac se vuelve constitutiva. La ausencia de los genes hycA y lacI, permitió que se incrementara la cantidad y la velocidad de producción de hidrógeno a partir de lactosuero."