El Inbiotec logra duplicar la producción de penicilina en cepas de laboratorio al regular cuatro genes
AMR/DICYT Investigadores del Instituto de Biotecnología de León (Inbiotec) han logrado duplicar la producción de la penicilina en las cepas de laboratorio con las que trabajan. Lo han conseguido al regular tarsncripcionalmente los cuatro genes involucrados en la ruta de biosíntesis de la lisina, uno de los componentes precursores para obtener el antibiótico. La penicilina es una substancia química producida por un ser vivo que a bajas concentraciones mata o impide el crecimiento de determinadas bacterias. El hallazgo del Inbiotec podrá permitir a las compañías productoras de este antibiótico modificar los genes de sus cepas productoras para incrementar la producción del fármaco.
La industria utiliza cepas de hongos que son capaces de producir de forma natural el antibiótico para elaborar los medicamentos basados en la penicilina. En circunstancias normales, el hongo, denominado Penicillium chrysogenum y descubierto por Alexander Fleming, produce este compuesto como defensa a los ataques de las bacterias, pero lo hace en las cantidades que necesita. Las cepas que se utilizan en los procesos industriales, sin embargo, están modificadas para generar la mayor cantidad posible de penicilina. "En ese momento, se produce un cuello de botella en la producción del hongo, al necesitar un gran suministro de los precursores", explica a DiCYT Juan Francisco Martín, director del centro de investigación leonés.
El trabajo, publicado en el último número de la revista científica Microbiology, estudia precisamente uno de esos precursores, la lisina. La lisina es un aminoácido biosintetizado por hongos superiores, a través del ácido α-aminoadípico. La ruta de biosíntesis de la lisina tiene que suministrar grandes cantidades de este ácido para la biosínteiss de la penicilina en el hongo productor. En el estudio, los investigadores del Inbiotec caracterizaron un gen mutante que fue capaz de producir gran aumento en la expresión de varios genes impliacados en esta biosíntesis (denominados lys1, lys2, lys3 y lys7).
Los investigadores encontraron que el mutante acumulaba una substancia denominada homocitrato, una substancia producida por la enzima homocitrasa. Al actuar sobre uno de los cuatro genes que estaban involucrados en la producción de la lisina, en concreto, sobre el gen lys1, los científicos observaron que la acumulación de esta substancia parecía actuar como un sensor de la lisina, provocando la sobreexpresión de las cuatro genes. Por lo tanto, actuando sobre estos cuatro genes, podían aumentar la presencia de lisina y, por lo tanto, en la producción de penicilina, rompiendo el cuello de botella. Los investigadores lograron que sus cepas produjeran el doble de antibiótico que en circunstancias normales.
El laboratorio leonés pretende trasladar la experiencia a otro hongo, con características parecidas al Penicillium chrysogenum. Se trata del Acremonium chrysogenum, capaz de producir cefalosporina, un antibiótico más potente que la penicilina. "Cabe esperar que ocurra lo mismo en este segundo caso", relata Juan Francisco Martín. La investigación forma parte de la tesis doctoral del filipino Franco Teves y en ella colaboraron otros ocho investigadores del centro, además de su director. En la actualidad, el Inbiotec tiene abiertos 15 proyectos sobre el aumento de productividad de cepas superproductoras de antibióticos.