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Letras Universidad de Sevilla

Proyecto de investigación


Nuevas Estrategias de Ingeniería Metabólica en Chromohalobacter Salexigens: Uso Racional de la Biología de Sistemas y la Biología Sintética Aplicada a la Producción de Ectoínas

Responsable: Carmen Vargas Macías / Montserrat Argandoña Bertrán
Tipo de Proyecto/Ayuda: Plan Estatal 2013-2016 Retos - Proyectos I+D+i
Referencia: BIO2015-63949-R
Fecha de Inicio: 01-01-2016
Fecha de Finalización: 31-12-2019

Empresa/Organismo financiador/es:

  • Ministerio de Economía y Competitividad

Equipo:

  • Equipo de Investigación:
  • Equipo de Trabajo:
    • Laszlo Csonka
    • Francine Amaral Piubeli
    • Manuel Salvador de Lara
    • Rosa María García Valero (alta: 01/09/2016)
    • Lourdes Martínez Martínez (alta: 01/02/2017)
    • Emilia Naranjo Fernández (alta: 01/09/2016)

Resumen del proyecto:

Las ectoínas (ectoína e hidroxiectoína) son compuestos bioestabilizadores que poseen aplicaciones en Biomedicina, y en particular la ectoína se ha propuesto como candidato para la prevención y el tratamiento de enfermedades que cursan con la formación de agregados proteicos, como el Alzheimer. Chromohalobacter salexigens es una bacteria halófila productora natural de ectoínas, siendo un microorganismo robusto para su uso como factoría celular para la producción industrial de ectoínas. Nuestro Grupo ha caracterizado los genes de transporte, síntesis y degradación de las ectoínas, así como su regulación, ha determinado su metabolismo y avanzado significativamente en el desarrollo de la Biología de Sistemas del microorganismo para mejorar la producción de ectoínas. En el proyecto anterior se generó un primer modelo metabólico a escala genómica (iFA762) y se abordó la construcción inicial de una red de regulación. Por otro lado, se demostró el efecto antiinflamatorio y neuroprotector de la ectoína, e iniciado los ensayos preclínicos para determinar su posible uso terapéutico en la enfermedad de Alzheimer.

La presente propuesta es continuación del proyecto BIO2011-22833 y tiene una doble finalidad. En primer lugar, combinar las herramientas de la Biología de Sistemas y la Biología Sintética para el diseño racional y obtención de nuevas cepas de C. salexigens optimizadas en la producción de ectoína o hidroxiectoína. En segundo lugar, continuar con la investigación preclínica sobre el uso de la ectoína en la prevención y tratamiento de la enfermedad de Alzheimer, así como explorar la ampliación de su potencial terapéutico para otras enfermedades que son causadas por la formación de agregados proteicos. Para ello, se ampliará el modelo metabólico iFA762 a un modelo celular mediante la adición de nuevas rutas y sistemas, mejorando su capacidad predictiva (Objetivo 1). En paralelo, se generará una red de regulación (y modelo asociado) que integrará señalización, regulación transcripcional y regulación post-traduccional, y en una segunda etapa se construirá un modelo multi-escala que conecte el modelo celular y el de regulación (Objetivo 2). En tercer lugar, se desarrollarán herramientas de Biología Sintética para la manipulación genética de C. salexigens, que se utilizarán para construir las cepas diseñadas por los modelos u otras aproximaciones de la Biología de Sistemas (Objetivo 3). Finalmente, se utilizarán nuevas líneas celulares que reflejan más convenientemente los mecanismos moleculares de la enfermedad de Alzheimer y el efecto terapéutico de la ectoína, se continuarán los ensayos preclínicos para comprobar la viabilidad del uso de la vía oral y se determinará el potencial de la ectoína frente a otras enfermedades relacionadas con la agregación proteica (Objetivo 4).

Se trata de una propuesta multidisciplinar, donde se abordan nuevos retos científico-técnicos con metodología en la frontera del conocimiento, que cuenta con colaboraciones científicas nacionales e internacionales, con la colaboración de una empresa interesada, así como con un plan de internacionalización. Además de los conocimientos científico-técnicos que se obtendrán, se espera que el proyecto genere resultados susceptibles de explotación, y que permita la formación de nuevo personal investigador especializado en la temática del proyecto, manteniendo a nuestro Grupo como un referente internacional en las aplicaciones biotecnologías de este tipo de microorganismos extremófilos.

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