Evaluación in silico de la influencia de concentraciones de carbono y nitrógeno en la producción de metabolito secundario con actividad antifúngica de Streptomyces racemochromogenes en fermentación sumergida por medio alimentado
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2020
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Resumen
La presencia de hongos fitopatógenos causantes de enfermedades en el arroz, ha generado la necesidad de ampliar el campo de acción de un producto biocontrolador a base de Streptomyces racemochromogenes, antagonista actual de bacterias fitopatógenas. Con el fin de optimizar estos procesos a nivel de laboratorio y disminuir los ensayos experimentales, se diseñó un proceso de fermentación sumergida in silico que simula condiciones para favorecer el crecimiento y la producción del metabolito secundario Salvianolic acid B de Streptomyces por lote alimentado. Principalmente se evaluaron modelos de crecimiento cinético estableciendo parámetros con mejor ajuste. Posteriormente se estudió el efecto de variar concentraciones de fuente de carbono y nitrógeno sobre el crecimiento y producción del metabolito, utilizando la metodología de superficie de respuesta mediante un diseño experimental Box Behnken. Teniendo en cuenta lo anterior, se analizó la influencia de las variables operacionales (aireación, agitación y temperatura) sobre Salvianolic acid B. Por último, se realizó un análisis de balance de flujos con el fin de maximizar la producción del metabolito. Se determinó el modelo de Haldane integrado con Luedeking-Piret como el modelo con mejor grado de ajuste denotando un R2 de 0.94. Las concentraciones de carbono y nitrógeno que generaron mayor producción de biomasa y metabolito fueron 10g/L y 15g/L, respectivamente, mientras que las variables operacionales de aireación, agitación y temperatura no generaron una influencia significativa sobre las variables de respuesta. Se propuso la primera reconstrucción de una ruta metabólica donde se produjo Streptomyces, Salvianolic acid b, dióxido de carbono, agua y ATP.
Descripción
Abstract
The presence of disease-causing phytopathogenic fungi in rice has generated the need to expand the field of action of a biocontroller product based on Streptomyces racemochromogenes, a current antagonist of phytopathogenic bacteria. In order to optimize these processes at the laboratory level and reduce experimental tests, an in silico submerged fermentation process was designed that simulates conditions to favor the growth and production of the secondary metabolite Salvianolic acid B from Streptomyces per batch fed. Kinetic growth models were mainly evaluated establishing parameters with better fit. Subsequently, the effect of varying concentrations of carbon and nitrogen sources on the growth and production of the metabolite was studied, using the response surface methodology through a Box Behnken experimental design. Taking into account the above, the influence of the operational variables (aeration, agitation and temperature) on Salvianolic acid B. Finally, a flow balance analysis was performed in order to maximize the production of the metabolite. The Haldane model integrated with Luedeking-Piret was determined as the model with the best degree of fit, denoting an R2 of 0.94. The carbon and nitrogen concentrations that generated the highest biomass and metabolite production were 10g / L and 15g / L, respectively, while the operational variables of aeration, agitation and temperature did not generate a significant influence on the response variables. The first reconstruction of a metabolic pathway where Streptomyces, Salvianolic acid b, carbon dioxide, water and ATP were produced was proposed.
Palabras clave
Ácido salvianólico B, Análisis de balance de flujos, Control biológico, Metabolitos secundarios
Keywords
Secondary metabolites, Biological control, Flux balance analysis, Salvianolic acid B