Análisis de flujos metabólicos de Chlamydomonas reinhardtii durante la producción de un anticuerpo recombinante de camélido

Abstract

RESUMEN:

En la era moderna, el cálculo in silico de los flujos intracelulares en los sistemas biológicos es una herramienta de la cual los investigadores se han ayudado para seguir de cerca las posibles rutas que puede seguir uno o más metabolitos de interés; y por tanto, su uso ha ido en aumento. Este método se basa en la hipótesis de que estos sistemas funcionan de forma óptima respecto a cierto criterio biológico y que presentan in estado pseudo- estacionario así mismo, se hacen conjeturas en cuanto a restricciones físico-químicas y experimentales. Estos elementos permiten obtener, a través de la construcción de un modelo metabólico a través de herramientas como programación lineal, un espacio vectorial que contienen los flujos metabólicos en una red de reacciones bioquímicas. Las posibles soluciones que son generadas pueden, alguna de ellas puede verse como una función objetivo en un sistema biológico, la cual puede ser maximizadas o minimizadas según se requiera. Dichas herramientas han sido utilizas en diferentes sistemas biológicos y para obtener conocimiento acerca de la síntesis de diversos metabolitos, desde biocombustibles hasta moléculas complejas como proteínas. Particularmente, en este trabajo nos interesó una proteína del tipo biofarmacéutico, un nanocuerpo contra la proteína L1 del virus del papiloma humano. En este trabajo reportamos la construcción del casete NanoVPHL1 el cual contiene al nanocuerpo (VHHL1) y entre otras particularidades una proteína fluorescente (mCherry). También se reporta la expresión de dicho casete en Escherichia coli y la microalga Chlamydomonas reinhardtii y para este último microorganismo, el modelo metabólico y el respectivo análisis de flujos metabólicos.

ABSTRACT:

In the modern era, the in silico calculation of intracellular fluxes in biological systems is a tool from which researchers have been helped to follow closely the possible routes that one or more metabolites of interest may follow; and therefore, its use has been increasing. This method is based on the hypothesis that these systems work optimally with respect to a certain biological criterion and are presented in pseudo-stationary state, as well as conjectures regarding physical-chemical and experimental constraints. These elements allow us to obtain, through the construction of a metabolic model through tools such as linear programming, a vector space containing the metabolic fluxes in a network of biochemical reactions. The possible solutions that are generated may, some of them can be seen as an objective function in a biological system, that can be maximized or minimized as necessary. These tools have been used in different biological systems and to obtain knowledge on the synthesis of various metabolites, from biofuels to complex molecules like proteins. Particularly in this work we were interested in a biopharmaceutical, a nanobody against the human papillomavirus L1 protein. In this work we report the construction of the NanoVPHL1 cassette containing the nanobody (VHHL1) and among others a fluorescent protein (mCherry). The expression of this cassette in Escherichia coli and the microalgae Chlamydomonas reinhardtii is also reported, and for the last microorganism, the metabolic model and the respective the metabolic fluxes analysis.