Producción de proteínas recombinantes en la cianobacteria Synechococcus elongatus PCC 7942 utilizando la intensidad lumínica y campos magnéticos como inductores alternativos
Autor: Arthur Cássio de Sousa Cardoso (Currículo Lattes)
Director: Dr. Luis Fernando Fernandes Marins
Resumen
Las cianobacterias emergen como alternativas clave en la exploración de materias primas accesibles para una acuicultura sostenible, contribuyendo a la captura de dióxido de carbono atmosférico y utilizándolo como fuente de carbono inorgánico para aumentar la biomasa. En particular, las cianobacterias se destacan por su capacidad natural para integrar ADN exógeno en su genoma, lo que las convierte en biofactorías atractivas para la producción de proteínas recombinantes (PRs). Sin embargo, el bajo rendimiento de estas biofactorías sigue siendo uno de los principales obstáculos para su desarrollo en procesos biotecnológicos. En este contexto, la presente tesis tuvo como objetivo principal mejorar la eficiencia de la cianobacteria Synechococcus elongatus PCC 7942 para la producción de PRs mediante diferentes estrategias de incremento productivo. En el primer estudio, se evaluó el desempeño del promotor comercial inducible por níquel (PnrsB) en comparación con el promotor nativo libre de inductor PpsbA2 en la expresión de la proteína reportera ZsGreen1, bajo la influencia de un campo magnético de 30 mT (CM30). Los resultados demostraron que la producción de PRs en S. elongatus PCC 7942 puede ser optimizada mediante el uso del promotor nativo PpsbA2 en combinación con la aplicación de CM30. En el segundo estudio, se probaron distintas intensidades de luz y tiempos de exposición en cultivos con dos promotores nativos relacionados con el fotosistema II de las cianobacterias (PpsbA1 y PpsbA2). Se observó que un menor tiempo de exposición puede resultar en una mayor producción de PRs con estos promotores. En general, el promotor PpsbA2 mostró mayor eficiencia en comparación con PpsbA1. Cuando fue inducido por 6 horas y a una intensidad luminosa elevada (500 μmol m⁻² s⁻¹), se obtuvo una mayor producción de la proteína de interés. El tercer estudio abordó una estrategia innovadora para potenciar procesos biotecnológicos utilizando microorganismos fotoautótrofos, aplicando campos magnéticos (CM) para incrementar la producción de PRs. En este estudio, se utilizaron las condiciones óptimas definidas en el segundo experimento para la producción con el promotor PpsbA2, observándose un aumento significativo en los niveles de transcripción (45%) y fluorescencia (25–28%) bajo la aplicación de un CM de 30 mT. El uso de cianobacterias combinado con la aplicación de campos magnéticos como una estrategia no tóxica, económica y ambientalmente sostenible representa una herramienta prometedora para mejorar el rendimiento en la producción de proteínas recombinantes con promotores nativos. Esta tesis sienta las bases para una exploración más profunda de los mecanismos moleculares influenciados por los campos magnéticos, potenciando la producción de biomoléculas a través de cianobacterias con aplicación comercial y en acuicultura.
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