1. Regulación transcripcional:
- Factores de transcripción:Los microorganismos pueden producir factores de transcripción que se unen específicamente al ADN y promueven o reprimen la transcripción de ciertos genes. Estos factores de transcripción pueden activarse o inhibirse mediante diversas señales ambientales o intermediarios metabólicos. Por ejemplo, la presencia de un sustrato o subproducto específico puede desencadenar la expresión de genes implicados en su metabolismo o desintoxicación.
2. Estabilidad del ARNm:
- Riboswitches:Los riboswitches son elementos de ARN que actúan en cis ubicados dentro de la región no traducida (UTR) 5' de las transcripciones de ARNm. Pueden unirse a metabolitos o ligandos específicos y regular la accesibilidad del sitio de unión del ribosoma, controlando así la traducción del gen posterior. Por ejemplo, los ribointerruptores pueden detectar la disponibilidad de ciertos nutrientes, como la glucosa o los aminoácidos, y modular la expresión de genes implicados en su absorción y metabolismo.
3. Regulación traslacional:
- Pequeños ARN reguladores (sRNA):los sRNA son pequeñas moléculas de ARN no codificantes que regulan la expresión génica uniéndose al ARNm de genes diana e interfiriendo con su traducción. Pueden inhibir la traducción o inducir la degradación del ARNm. Los ARNs pueden ser producidos por el microorganismo huésped o incluso por los miembros de la comunidad microbiana involucrados en el proceso de biorrefinería.
4. Detección de quórum:
- Las biorrefinerías microbianas a menudo involucran comunidades microbianas. La detección de quórum es un mecanismo de comunicación entre células empleado por muchos microorganismos para coordinar su comportamiento. Permite que la comunidad microbiana sienta su densidad y responda colectivamente. Por ejemplo, cuando se alcanza un cierto umbral de una molécula señal específica, se puede desencadenar la expresión de genes implicados en la formación de biopelículas, la producción de antibióticos u otras actividades metabólicas cruciales para el proceso de biorrefinería.
5. Regulación Metabólica:
- Inhibición e inducción de retroalimentación:Las vías metabólicas están reguladas por mecanismos de retroalimentación. Los productos finales o intermedios pueden inhibir la actividad de enzimas anteriores en la vía, evitando la acumulación de metabolitos en exceso. Por el contrario, los sustratos pueden inducir la expresión de genes que codifican enzimas implicadas en su metabolismo, asegurando una utilización eficiente de los recursos disponibles.
6. Detección ambiental:
- Sistemas de dos componentes:Muchos microorganismos utilizan sistemas de dos componentes para detectar y responder a los cambios ambientales. Estos sistemas constan de una proteína sensora transmembrana que detecta señales externas y un regulador de respuesta citoplasmática que modula la expresión génica. La proteína sensora puede activarse uniéndose a ligandos específicos, lo que provoca cambios transcripcionales que adaptan el metabolismo microbiano a las condiciones predominantes.
7. Sistemas CRISPR-Cas:
- Los sistemas CRISPR-Cas son mecanismos de defensa adaptativos que se encuentran en muchas bacterias y arqueas. Desempeñan un papel en la regulación genética al atacar y silenciar secuencias de ADN específicas. En algunas aplicaciones de biorrefinería microbiana, los sistemas CRISPR-Cas se pueden diseñar para regular la expresión de genes involucrados en la síntesis de bioproductos o vías metabólicas.
Es importante señalar que los mecanismos reguladores empleados por las biorrefinerías microbianas son muy diversos y están influenciados por los microorganismos específicos involucrados, los sustratos y productos de interés y la red metabólica general. Los enfoques de biología de sistemas, como el modelado metabólico a escala genómica y la transcriptómica, se utilizan a menudo para comprender y optimizar los mecanismos reguladores dentro de las biorrefinerías microbianas para mejorar el rendimiento y la productividad.
