Análisis de modos elementales para la evaluación de rutas metabólicas que intervienen en la producción de polímeros tipo polihidroxialcanoato en ralstonia eutropha H16

Abstract

Los polihidroxialcanoatos (PHAs) son biopolímeros acumulados en forma de inclusiones citoplasmáticas en una gran variedad de microrganismos, poseen propiedades similares a las de los plásticos derivados del petróleo, y se constituyen en la alternativa más atractiva para remplazarlos. Dada la gran cantidad de esfuerzos realizados para optimizar procesos de producción y siendo Ralstonia eutropha H16 el microrganismo más estudiado para la producción de estos biopolímeros, se empleó un modelo metabólico que comprende 68 reacciones metabólicas para evaluar las rutas metabólicas implicadas en la síntesis de PHAs. Como técnica de evaluación se empleó el análisis de modos elementales que, luego de una traducción de un sistema bioquímico a un lenguaje matemático, permite el desarrollo de sistemas de desigualdades lineales basándose en las propiedades del análisis convexo y cuya solución representa aquellas rutas metabólicas o modos elementales que son estequiométrica y termodinámicamente posibles dentro del modelo bioquímico inicialmente dado. En total 688 modos elementales fueron obtenidos de los cuales 40 permiten la producción de PHAs. Luego de una comparación del rendimiento PHA/sustrato y ATP/sustrato el modo elemental número 134 fue seleccionado como aquel que maximiza la producción de PHA y ATP con un rendimiento de 1mol/mol fructosa y 7 mol/mol fructosa, respectivamente.