Vías metabólicas:
Las biorrefinerías microbianas emplean vías metabólicas diseñadas para producir productos específicos. La expresión genética está estrictamente regulada para garantizar que estas vías estén activas y produzcan los compuestos deseados. Los reguladores transcripcionales, como los represores y activadores, controlan la expresión de genes implicados en estas vías. Al manipular los niveles de expresión de enzimas clave, el flujo metabólico puede dirigirse hacia la producción de los productos objetivo.
Utilización de fuentes de carbono:
La elección de la fuente de carbono para la biorrefinería microbiana puede influir en la expresión genética. Diferentes microorganismos muestran preferencias por fuentes de carbono específicas, lo que desencadena la expresión de genes asociados con su metabolismo. Por ejemplo, cambiar de glucosa a una materia prima lignocelulósica, como xilosa o celulosa, puede inducir la expresión de genes que codifican enzimas implicadas en la degradación y utilización de estos carbohidratos complejos.
Regulación de temperatura y pH:
Los factores ambientales como la temperatura y el pH pueden afectar la expresión genética en las biorrefinerías microbianas. Los cambios de temperatura o de pH pueden activar o reprimir genes implicados en respuestas al estrés o adaptaciones metabólicas, influyendo en la producción de compuestos objetivo. Por ejemplo, en la producción de bioetanol utilizando levadura, la regulación de la temperatura afecta la expresión de genes que codifican enzimas implicadas en la fermentación y la utilización del azúcar.
Disponibilidad de oxígeno:
La disponibilidad de oxígeno, o la tensión de oxígeno, puede influir significativamente en la expresión genética. Muchas biorrefinerías microbianas operan en condiciones aeróbicas o anaeróbicas, según el microorganismo específico y los productos deseados. Las condiciones aeróbicas generalmente favorecen la expresión de genes implicados en el metabolismo oxidativo y la generación de energía, mientras que las condiciones anaeróbicas a menudo inducen la expresión de genes relacionados con la fermentación y vías de energía alternativas.
Herramientas de biología sintética:
Los enfoques de la biología sintética ofrecen un control preciso sobre la regulación genética en biorrefinerías microbianas. Herramientas como la ingeniería genética, los sistemas CRISPR-Cas y la ingeniería metabólica permiten la manipulación específica de la expresión genética. Al introducir elementos reguladores, promotores o factores de transcripción, los investigadores pueden ajustar los niveles de expresión genética y optimizar la producción de productos específicos.
MicroARN (miARN):
Los miARN son pequeños ARN no codificantes que regulan la expresión génica uniéndose a secuencias específicas de ARNm e inhibiendo su traducción o provocando su degradación. En las biorrefinerías microbianas, los miARN pueden desempeñar funciones importantes en el ajuste de las vías metabólicas al regular la expresión de genes clave. La identificación y manipulación de miARN puede proporcionar un control adicional sobre la expresión genética y los flujos metabólicos.
En resumen, las biorrefinerías microbianas emplean varias estrategias para regular la expresión genética, asegurando una utilización óptima de las materias primas de biomasa, una producción específica de compuestos valiosos y procesos de conversión eficientes. Al comprender y manipular los mecanismos reguladores de genes, las biorrefinerías microbianas pueden lograr una mayor eficiencia, sostenibilidad y viabilidad económica de la bioproducción.
