Control de la biosíntesis de cefamicina C en "Streptomyces lactamdurans"

Resumen

Los antibióticos son los metabolitos secundarios que vienen acaparando una mayor atención desde hace décadas. La capacidad de producir antibióticos es reflejo de un potencial genético existente y ha atraído el interés por el estudio del grupo de los actinomicetos en general, y del género Streptomyces en particular, e indirectamente ha contribuido al conocimiento de sus mecanismos de diferenciación. Además de penicilinas y cefalosporinas, que siguen constituyendo hoy por hoy los antibióticos más importantes desde el punto de vista clínico hay otras familias de antibióticos ß-lactámicos muy importantes como las Cefamicinas o los inhibidores de beta lactamasas. La biosíntesis de ß-lactamas está sujeta a un control negativo por las fuentes de carbono, nitrógeno o fósforo que se utilizan para el crecimiento. El conocimiento de estos mecanismos reguladores es extremadamente útil para poder incrementar los títulos en la producción de antibióticos, ya que una de las vías para conseguir cepas superproductoras es la eliminación selectiva de los cuellos de botella existentes en las rutas biosintéticas. La regulación catabólica por carbono y por fosfato han recibido una gran atención, sin embargo, no ha existido un progreso paralelo en el estudio de la regulación metabólica nitrogenada de la biosíntesis de ß-lactamas. Streptomyces lactamdurans NRRL 3802 productor del antibiótico cefamicina C se caracteriza por poseer una gran variabilidad genética natural. Cuando se siembra en diversos medios sólidos aparecen espontáneamente dos tipos de colonias, unas que desarrollan micelio aéreo (Amy+) y que son productoras de antibiótico, mientras que otras han perdido éstas y otras características (Amy- ) aunque siguen siendo protótrofas y no revierten a cepas Amy+ apareciendo con una frecuencia del 5%. El fenómeno de pérdida de funciones que afectan al metabolismo secundario es relativamente frecuente en Streptomyces, aunque no que dicho fenómeno se presente de forma espontánea, razón por la cual S. lactamdurans ofrece un buen modelo de estudio de procesos implicados en la diferenciación celular. Dentro de este contexto los objetivos concretos que se han perseguido en este trabajo han sido: - El estudio de la biosíntesis de Cefamicina C en el actinomiceto productor S. lactamdurans (rebautizado como Nocardia lactamdurans) y su relación con la diferenciación morfológica. - El conocimiento de los mecanismos que controlan la producción de Cefamicina C en especial el mecanismo de regulación por fuentes de nitrógeno. - La purificación y caracterización de enzimas específicas de la ruta biosintética del antibiótico. Para conseguir los objetivos marcados las etapas necesarias que se desarrollaron fueron: - La caracterización de las cepas variantes naturales de S. lactamdurans NRRL 3802 (cepas Amy+ y Amy-). - La búsqueda de cepas de producción estable e incrementada mediante un screening o rastreo de cepas mejores productoras - El estudio de actividades enzimáticas generales relacionadas con el-metabolismo de compuestos nitrogenados - La purificación y caracterización de actividades enzimáticas específicas de la ruta de biosíntesis de Cefamicina C. En concreto las actividades ensayadas fueron la tripéptido sintetasa, la penicilina N sintasa (o ciclasa), la isopenicilina N isomerasa (o epimerasa) y la desacetoxicefalosporina C sintetasa (o expandasa).