Los polihidroxialcanoatos (PHAs) son poliésteres naturales producidos por diversas bacterias. Estos polímeros tienen gran potencial como sustitutos de los plásticos derivados del petróleo, pues poseen propiedades similares, con la ventaja de ser biodegradables y de producirse a partir de recursos renovables. _x000D_ Los PHAs generalmente están conformados por unidades de 3-hidroxialcanoatos polimerizados en forma lineal. Variaciones en el tipo de monómeros que contienen y en las proporciones de esos monómeros modifican las propiedades de los PHAs, por lo que se puede generar una gran diversidad de materiales, desde polímeros que son rígidos y quebradizos, hasta elastómeros semejantes al hule._x000D_ Nuestro grupo de investigación ha estudiado la síntesis y la degradación de PHAs en la bacteria Azotobacter vinelandii. Como resultado, hemos generado cepas que sobreproducen PHAs. Esta bacteria al crecer en carbohidratos produce el PHA mas común: el poli(3-hidroxibutirato) o PHB. Este es un polímero cristalino, rígido, y de baja elasticidad, por lo que sus aplicaciones son limitadas. Sin embargo, A. vinelandii puede producir un copolímero de hidroxibutirato e hidroxivalerato, el poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato o PHBV, un poliéster más dúctil, fácil de moldear, y flexible, cuando se suministra pentanoato, heptanoato o nonanoato en el cultivo. Aunque el uso de estos alcanoatos permite la síntesis de PHBV, tiene inconvenientes, pues son mas costosos que los carbohidratos y son ligeramente tóxicos, por lo que no se pueden usar en concentraciones altas, limitando los rendimientos y su incorporación en el polímero._x000D_ Recientemente generamos cepas de A. vinelandii que expresan una ß-hidroxiacil-ACP:CoA aciltransferasa que produce precursores de la síntesis de PHAs a partir de intermediarios de la síntesis de ácidos grasos. En otra cepa remplazamos adicionalmente el gen de la PHB sintasa (la enzima que polimeriza los hidroxiacilos) por una sintasa de Pseudomonas aeruginosa. Estas pueden producir, a partir de carbohidratos, copolímeros de poli(3-hidroxibutirato-co-3-hidroxihexanoato), o bien poli(3-hidroxihexanoato-co-3-hidroxioctanoato-co-3-hidroxidecanoato-co-3-hidroxidodecanoato) con propiedades muy interesantes. Los genes heterólogos introducidos se colocaron bajo el control de un sistema genético regulable por la concentración de sacarosa, que además de inductor de expresión es también sustrato para el crecimiento y producción de PHAs. Hemos observado que este sistema permite modificar la expresión de los genes introducidos y por lo tanto, la composición monomérica de los PHAs. _x000D_ Nos proponemos establecer estrategias de cultivo para producir una gama amplia de copolímeros con composiciones diversas. Mediante cambios en las estrategias de alimentación de glucosa y/o sacarosa en reactores de 2.5 litros, se producirán copolímeros con proporciones monóméricas variables, y copolímeros con bloques de monómeros, que pocas veces se han producido y que se ha demostrado presentan propiedades novedosas. Los nuevos polímeros que se generen serán caracterizados para determinar sus propiedades. _x000D_ El proyecto también tiene como objetivo aumentar la producción de los nuevos polímeros mediante el mejoramiento de la capacidad de crecimiento de estas cepas, ya que la síntesis de los nuevos copolímeros a partir de intermediarios de la síntesis de ácidos grasos afecta el rendimiento de células en los cultivos.

Productos tecnológicos:_x000D_ _x000D_ La realización del proyecto permitirá contar con una tecnología madura, que incluirá cepas recombinantes mejoradas y procesos de fermentación, que permita sintetizar diferentes PHAs en los que se controle su composición monomérica para la producción de bioplásticos biodegradables con propiedades diversas que los hagan adecuados para diferentes aplicaciones._x000D_ En la parte conscerniente a las cepas recombinantes, se generarán mutantes de las cepas recombinantes ya existentes que presenten un mejor crecimiento para aumentar así la producción de los nuevos PHAs. Esto mediante la búsqueda de mutantes que presenten una mayor capacidad de síntesis de ácidos grasos. _x000D_ En lo referente a los procesos de fermentación, el proyecto permitirá establecer distintas estrategias de cultivo en reactores en las que mediante manipulación de la alimentación del sustrato inductor (su concentración y tiempo de adición), se obtengan diferentes PHAs de composición monomérica diversa y con altos rendimientos para generar distintos tipos de bioplásticos biodegradables._x000D_ _x000D_ Se promoverá la protección de la propiedad intelectual sobre la tecnología desarrollada (Patentes), incluyendo proceso de fermentación, cepas modificadas genéticamente._x000D_ _x000D_ Se sentarán las bases para definir futuras tecnologías y aplicaciones de polímeros biodegradables._x000D_ _x000D_ El conocimiento y materiales generados de este proyecto tienen el potencial de contribuir al desarrollo de una industria de plásticos biodegradables, biocompatibles generados a partir de recursos renovables._x000D_ _x000D_ Productos científicos:_x000D_ _x000D_ Resultados y beneficios científicos inherentes a este proyecto son: _x000D_ Contribuir al conocimiento de los factores que influyen en la determinación de la composición monomérica de los polihidroxialcanoatos durante su síntesis._x000D_ Contribuir al conocimiento de la influencia de la composición monomérica de los PHAs sobre las propiedades y características de los materiales derivados. _x000D_ _x000D_ Al respecto se espera lograr 2 publicaciones científicas en revistas indizadas._x000D_ _x000D_ Se espera contribuir a la formación del personal científico de calidad a nivel Licenciatura (2), Maestría (1) y Doctorado (2) que participan actualmente en proyectos relacionados con esta propuesta, o que se integrarán durante su desarrollo.