Análisis computacional de los reguladores transcripcionales del operón 1,3-propanodiol: indicios sobre la regulación del metabolismo del glicerol en Clostridium sp.

Computational analysis of 1,3-propanediol operon transcriptional regulators: insights into Clostridium sp. glycerol metabolism regulation

Se diseñó una estrategia de amplificación, secuenciación y caracterización bioinformática de los genes reguladores del operón 1,3-propanediol (1,3-PD) de la cepa nativa colombiana Clostridium sp. IBUN 13A, relacionada taxonómicamente con Clostridium butyricum. Se identificaron tres genes que pueden estar involucrados en la regulación transcripcional de dicho operón: los genes dhaS y dhaA -a través de un sistema de transducción de señales de dos componentes y un tercer gen que se denominó dhaY, que codifica para un regulador transcripcional putativo, similar a los dominios presentes en las proteínas del sistema DhaS/A. Los análisis filogenéticos indican que las proteínas predichas presentan una estructura modular con dominios homólogos a diferentes sistemas de transducción de señales, pero muestran diferencias importantes en los residuos conservados, lo que sugiere que podrían ser estos los dominios ancestrales. La predicción de funciones postula un mecanismo de regulación de las proteínas estudiadas sobre el promotor del operón 1,3-PD de la cepa nativa como respuesta a la presencia de glicerol en el medio, lo cual aporta información importante sobre la regulación global del metabolismo del glicerol en Clostridium sp.

INTRODUCCIÓN

El biodiésel es un éster metílico de ácidos grasos que se obtiene de fuentes renovables como las semillas de palma aceitera, soja y girasol; es una de las alternativas más prometedoras a los combustibles fósiles, ya que puede utilizarse en motores diésel y otros sistemas de combustión (Papanikolaou et al. 2008). La glicerina cruda es el principal subproducto producido durante la síntesis del biodiésel; puede utilizarse en la fermentación anaeróbica como fuente de carbono para producir 1,3-propanediol (1,3-PD) (Barbirato et al. 1998, Paulo da Silva et al. 2009, Ayoub & Abdullah 2012). Este 1,3-PD se utiliza en la industria textil, en la producción de adhesivos, lubricantes, disolventes, resinas, anticongelantes y productos farmacéuticos (Zeng & Biebl 2002) y en la síntesis de poliésteres, poliuretanos y, especialmente, de politereftalato de metilo (PTT), que es más elástico y tiene mejores propiedades de recuperación de la tensión que otros polímeros (Nakamura & Whited 2003, Saxena et al. 2009).

Además, el 1,3-PD se produce por síntesis química utilizando dos cursos diferentes: la hidratación con acroleína o la hidroformilación con óxido de etileno (Paulo da Silva et al. 2009). Sin embargo, en los últimos años, los esfuerzos de investigación se han centrado en su producción biológica por ser una alternativa más respetuosa con el medio ambiente (Saxena et al. 2009, Yao & Shimizu 2013).