Empleo de herramientas biotecnológicas de recableado y edición génica para redirigir flujos metabólicos asociados a la glicolisis en Saccharomyces cerevisiae

Abstract

[ES] La manipulación dirigida de flujos metabólicos es de gran interés biotecnológico, sobre todo por el empleo industrial de microrganismos como factorías de productos de gran impacto económico; y permite la obtención de valiosos productos dirigidos a la medicina como son vacunas y fármacos, a un coste relativamente reducido. El metabolismo en su conjunto es un sistema complejo, donde las diferentes rutas metabólicas se coordinan y regulan finamente para asegurar la homeostasis celular. La modificación de estos flujos metabólicos en direcciones concretas es el objetivo de muchos grupos de investigación, pero la manipulación racional del metabolismo resulta ser bastante compleja, y requiere la optimización de nuevas estrategias. En este trabajo trataremos de utilizar una tecnología basada en el recableado con sistema cohesina-Dockerina en Saccharomyces cerevisiae, que permite la manipulación de la localización celular de proteínas, en nuestro caso trabajaremos con los enzimas glicolíticos Hxk2 y Fba1, y estudiaremos si un cambio de localización de estos enzimas a la membrana externa mitocondrial influye al equilibrio entre fermentación y respiración. Además realizaremos este proyecto comparando dos métodos de edición génica, uno tradicional donde la manipulación se realiza aprovechando la alta tasa de recombinación homóloga en levadura, otro más innovador mediante la tecnología CRISPR-cas12, de gran interés para el empleo de cepas industriales.

[EN] The directed manipulation of metabolic flows is of great biotechnological interest, mainly due to the industrial use of microorganisms as factories of products of significant economic impact; and it allows obtaining valuable medicine products such as vaccines and drugs, at a relatively low cost. Metabolism as a whole is a complex system, where the different metabolic pathways are finely coordinated and regulated to ensure cellular homeostasis. Modifying these metabolic flows in specific directions is the goal of many research groups. Still, the rational manipulation of metabolism turns out to be quite complicated and requires the optimization of new strategies. In this work, we will try to use a technology based on the rewiring with the cohesin-Dockerin system in Saccharomyces cerevisiae, which allows the manipulation of the cellular location of proteins. In our case, we will work with the glycolytic enzymes Hxk2 and Fba1, and we will study if a change in Localization of these enzymes to the mitochondrial outer membrane influences the balance between fermentation and respiration. We will also carry out this project comparing two gene-editing methods: The traditional approach, where manipulation is carried out, taking advantage of the high rate of homologous recombination in yeast. And the more innovative, using CRISPR-cas12 technology, of great interest for the use of industrial strains.