Estrategias para producir ácido succínico en Saccharomyces cerevisiae

El ácido succínico (AcSuc) es el precursor principal en la síntesis de una gran variedad de compuestos orgánicos y de la producción de productos terminados como el caucho. Actualmente, algunas empresas lo producen mediante la levadura Saccharomyces cerevisiae, la cual debe ser modificada por ingeniería metabólica. Las estrategias de ingeniería metabólica se basan en dos objetivos principales: (i) generar cepas de levadura que alcancen títulos de producción mayores a 50 g/L y rendimientos cercanos al máximo teórico (1.7 molAcSuc/molGLC), y (ii) desarrollar cepas de levadura capaces de crecer y sintetizar AcSuc en fermentaciones con pH ácido, por debajo del pKa del AcSuc, el cual es 4.2. En este trabajo se implementaron diferentes estrategias para incrementar la disponibilidad de poder reductor intracelular, con el objetivo de aumentar la producción de AcSuc. Para ésto se clonó un plásmido con una ruta de producción de AcSuc que no es nativa de la levadura. Con esta estrategias se logró incrementar la síntesis de AcSuc de 0 a 1.7 g/L en medio rico, y de 0 a 0.65 g/L en medio mínimo, ambos medios con 50 g/L de glucosa (GLC) como fuente de carbono. Estos títulos representan rendimientos de 61 y 48 mmolAcSuc/molGLC para cada uno de los medios de cultivo. Estos experimentos demuestran que aumentar la disponibilidad del poder reductor intracelular sirve para aumentar la producción de AcSuc en S. cerevisiae. Para aumentar la tolerancia de la levadura a pH < 4.2 se secuenciaron los genomas de 2 cepas que generaron tolerancia a pH = 4.0 y 12 g/L de ácido acético (AcAce) en un ensayo de evolución adaptativa en laboratorio que se realizó previamente en nuestro grupo de investigación. Con la secuenciación de estas cepas y mediante ingeniería inversa determinamos que la inserción de una timina en el terminador de la transcripción del gen RAS2 es la responsable de la tolerancia al pH bajo y a la elevada concentración de AcAce en las cepas evolucionadas. Esto permitirá transferir ésta mutación a cepas productoras de AcSuc para que generen tolerancia a un pH menor al pKa y la acumulación del ácido en el medio de cultivo.