La mitramicina (MTM), marca registrada Plicamicina, es un compuesto antitumoral perteneciente a la familia del ácido aureólico y producida por el microorganismo Streptomyces argillaceus. Su actividad antitumoral reside en la capacidad de interaccionar con el surco menor del ADN en regiones con alto contenido GC causando la inhibición de la replicación y la trascripción, motivo por el cual, este compuesto posee aplicación clínica en el tratamiento de distintos tipos de cáncer, control de procesos de hipercalcemia en pacientes con metástasis en los huesos y enfermedad de Paget. En nuestro laboratorio, se ha clonado y caracterizado la agrupación de genes de biosíntesis de MTM a partir del microorganismo productor y se han generado más de 28 nuevos compuestos derivados de MTM, mediante el empleo de la estrategia denominada ¿Biosíntesis Combinatoria¿ (1). Muchos de estos nuevos compuestos como la mitramicina SK (2), desmicarosil-3D-ß-D-digitoxosilmitramicina (3) o desmicarosil-3D-ß-D-digitoxosilmitramicina SK (4) presentan una actividad antitumoral más elevada que la MTM pero los niveles de producción de las cepas productoras, no son altos, motivo por el cual se hace interesante la mejora de su producción desde un punto de vista industrial. La Ingeniería Metabólica es una de las estrategias que se pueden emplear para la mejora de producción de compuestos y consiste en aumentar y/o canalizar los precursores del metabolismo primario hacia la ruta de biosíntesis del compuesto de interés. La ruta de biosíntesis de MTM se inicia por la condensación de 1 molécula de acetil-CoA y 9 de malonil-CoA para dar lugar al aglicón, al que se le adicionarán en etapas posteriores cinco desoxiazúcares sintetizados a partir de glucosa-1-P. El malonil-CoA procede de acetil-CoA, en una reacción catalizada por el complejo multienzimático Acetil-CoA Carboxilasa (ACC), además dicho Acetil-CoA es utilizado por la Diacilglicerol aciltransferasa (AftA) como precursor biosintético de triacilglicéridos de reserva. Por otro lado la glucosa-1-P procede de la glucosa-6-P, en una reacción catalizada por el enzima reversible Fosfoglucomutasa (Pgm). Además, la glucosa-1-P es precursor de polisacáridos de reserva como el glucógeno, para lo cual es activada a ADP-glucosa en una reacción catalizada por la ADP-glucosa pirofosforilasa (GlgC). En esta comunicación se aplica la Ingeniería Metabólica para incrementar la concentración intracelular de los precursores biosintéticos (acetil-CoA, malonil-CoA y glucosa-1-P) que redunda en un aumento de los niveles de producción de MTM y sus derivados, tanto en medio líquido como sólido en las diferentes cepas superproductoras generadas. Para este fin se ha abordado la mejora de MTM y sus derivados de forma individual y combinada a través de distintas estrategias de ingeniería metabólica consistentes en: - Incremento de malonil-CoA: (i) sobreexpresión de los genes ovmGIH procedentes de la agrupación de genes de biosíntesis de oviedomicina (5) que codifican el complejo enzimático ACC; (ii) inactivación del gen aftA de S. argillaceus; (iii) sobreexpresión de los genes ovmGIH en la cepa mutante S. argillaceus AFTA. - Incremento de glucosa-1P:(i) sobreexpresión del gen SCO7443 de S. coelicolor que codifica el enzima Pgm; (ii) inactivación del gen glgC de S. argillaceus; (iii) sobreexpresión del gen pgm en la cepa mutante S. argillaceus GLGC. - Incremento conjunto de Malonil-CoA y glucosa-1P: i) inactivación conjunta de los genes glgC y aftA en S. argillaceus; (ii) sobreexpresión conjunta de los genes ovmGIH y pgm en el doble mutante S. argillaceus GLGC AFTA. 1. Lombó et al., 2006, Appl. Microbiol. Biotechnol. 73: 1-14. 2. Remsing et al., 2003, J. Am. Chem. Soc. 125: 5745-5753 3. Pérez et al., 2006, Envirom. Microbiol. 72: 6644-6652 4. Núñez et al., 2012 J. Med. Chem. 55: 5813-25. 5. Lombó et al., 2004, ChemBiochem 5: 1181-1187.

Trabajo presentado al IV Congreso de Microbiología Industrial y Biotecnología Microbiana, celebrado en Salamanca del 14 al 16 de noviembre de 2012.

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