Síntesis del Proyecto El polihidroxibutirato (PHB) es un poliéster perteneciente a la familia de los polihidroxialcanoatos (PHAs) que presenta propiedades plásticas similares a los derivados petroquímicos como el polipropileno y poliestireno. Este biopolímero tiene la gran ventaja de ser biodegradable y biocompatible, por lo que puede sustituir a los plásticos convencionales y actualmente se utiliza en diversas aplicaciones médicas, principalmente como soporte en la ingeniería de tejidos. Una característica que determina las propiedades fisicoquímicas y termomecánicas de cualquier polímero es el peso molecular. Específicamente en el caso del PHB, el peso molecular afecta considerablemente el comportamiento elástico del material y su resistencia mecánica. Los PHAs son producidos por diversas especies bacterianas, entre ellas Azotobacter vinelandii. Esta bacteria es capaz de acumular hasta un 80% de su peso seco en forma de gránulos en el citoplasma. Es importante señalar que en los cultivos de A. vinelandii el oxígeno disuelto y los componentes del medio de cultivo son parámetros clave para el crecimiento de la bacteria y la síntesis del PHB. Además, estudios previos han demostrado que las condiciones de aireación influyen en la definición del peso molecular del PHB; sin embargo, no existe un estudio sistemático sobre el papel del oxígeno disuelto en el proceso de polimerización del PHB. Debido a lo anterior, el objetivo del presente proyecto es estudiar el efecto que tiene el oxígeno disuelto en los procesos de polimerización y depolimerización del PHB sintetizado por Azotobacter vinelandii en cultivos sumergidos en fermentador. Para esto, se llevarán a cabo estudios en cultivos lote en fermentador usando cepas de A. vinelandii mutantes productoras de PHB, como la cepa OP y DY3910. En una primera etapa, se pretende evaluar la influencia del oxígeno disuelto (TOD), en un rango de 1 a 15% de saturación, sobre la concentración y el peso molecular del PHB usando la cepa OP y además la cepa mutante DY3910, la cual presenta una mutación en el gen de la PHB depolimerasa principal, por lo que es incapaz de degradar el PHB acumulado. Se pretenden llevar a cabo los análisis de la expresión de los genes involucrados en la biosíntesis de PHB, así como la actividad de las PHB depolimerasas con la finalidad de entender los fenómenos de polimerización/depolimerizacion. Finalmente, se propone establecer un modelo de control de la TOD sobre la actividad de las enzimas de biosíntesis y degradación del PHB y la relación con el peso molecular del producto.

A través del desarrollo del presente proyecto se plantea contribuir en los siguientes aspectos: 1)Generar conocimiento sobre los aspectos básicos de la fisiología de la producción de PHB con cepas de A. vinelandii genéticamente modificadas en la regulación de la síntesis de PHB. 2)Generar conocimiento acerca de la influencia del oxígeno disuelto sobre los procesos de polimerización y degradación del PHB. 3)Comprender el comportamiento fisiológico de nuevas cepas productoras de PHB cultivadas bajo condiciones de limitación y no limitación nutricional y de oxígeno. 4)Proponer un proceso de fermentación, basado en el cultivo sumergido para la producción de PHB con una alta concentración y características moleculares específicas.