analisis flujos metabolicos como herramienta evaluacion fenotipos industriales

Revista QuímicaViva - Número 2, año 8, agosto 2009 - quimicaviva@qb.fcen.uba.ar

ISSN 1666-7948
www.quimicaviva.qb.fcen.uba.ar

Metabolitos de interés biotecnológico à la carte: Análisis de flujos
metabólicos como herramienta para la evaluación de fenotipos
industriales
Pablo I. Nikela,b
a

Instituto de Investigaciones Biotecnológicas, Universidad Nacional de San Martín, Colectora
Av. General Paz5445, B1650KNA, INTI - Ed. 24, San Martín, Buenos Aires, Argentina

b

Departamento de Química Biológica, Universidad de Buenos Aires, Av. Intendente Güiraldes
2160, C1428EGA, Ciudad de Buenos Aires, Argentina
E-mail: Pablo@qb.fcen.uba.ar
Recibido el 20/07/09
Aceptado el 03/08/09

Resumen
La versatilidad del metabolismo microbiano ofrece la posibilidad de obtener una gran
variedad de metabolitosde interés biotecnológico. Para el desarrollo racional de bioprocesos
destinados a la obtención de dichos metabolitos es necesario contar con herramientas de
análisis global que permitan el estudio holístico del metabolismo. El análisis de flujos
metabólicos basado en marcación con sustratos que contienen

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C se ha convertido en una

importante herramienta de análisis aplicada en IngenieríaMetabólica, y permite la
cuantificación de los flujos intracelulares del metabolismo central de un microorganismo
proveyendo una visión completa del mismo. El conjunto de metodologías utilizadas para este
tipo de análisis ha evolucionado considerablemente en los últimos años y la introducción de
nuevas técnicas ha permitido la implementación de análisis de flujos metabólicos en períodos
de tiemporelativamente cortos. En esta actualización se resumen algunas de las aplicaciones
recientemente descriptas en la bibliografía para el análisis de flujos metabólicos relacionado al
estudio y optimización de bioprocesos industriales. El texto concluye con una perspectiva de
desarrollos futuros.
Palabras clave: Análisis de flujos metabólicos; Ingeniería Metabólica; metabolitos de interés
industrial;experimentos de marcación con carbono; isotopómero; cromatografía de gases
acoplada a espectrometría de masas

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Metabolites of biotechnological interest à la carte: Metabolic flux analysis
as a tool for industrial phenotypes evaluation
Abstract
Microbial metabolism is highly versatile, and offers the possibility toobtain a wide range of
biotechnological metabolites. In order to design bioprocesses rationally to obtain such
metabolites, it is necessary to apply tools for global analysis, which give a holistic view of the
metabolism. Metabolic flux analysis based on labeling with

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C-substrates has become an

important tool in Metabolic Engineering, and allows the quantification of metabolic fluxes thusproviding a whole picture of the central microbial metabolism. The methodologies involved in
this kind of analysis have evolved considerably during the last few years, and the introduction of
new techniques enables the implementation of accurate metabolic flux analysis with shortened
experimental time. In this work, a number of recently-published applications of metabolic flux
analysis onindustrial bioprocesses study and optimization is shortly reviewed and discussed.
An outlook to possible future developments concludes the text.
Keywords: Metabolic flux analysis; Metabolic Engineering; metabolites of industrial interest;
carbon labeling experiments; isotopomer; gas chromatography couple to mass spectrometry

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Introducción
La redundancia de enzimas individuales y de caminos metabólicos completos en
numerosas especies bacterianas es una indicación inequívoca de la naturaleza altamente
flexible del metabolismo microbiano (25). Dado que estas vías metabólicas son activas
solamente bajo ciertas condiciones específicas, en cada ambiente o condición de crecimiento
opera una determinada distribución de...