Genetic engineering and synthetic biology-based approaches for the production of novel valuable materials

Abstract

Aquest treball de recerca es va concebre com a part d'un projecte científic més gran i complex que inclou l'aplicació d'eines d'enginyeria metabòlica i edició del genoma per introduir la via metabòlica de l'esqualè a l'arròs (Oryza sativa) i a E. coli com a plataforma per a la producció d'altres compostos d'interès com ara els carotenoides.

Al capítol dos, es van explorar tres enfocaments metodològics per a l'enginyeria metabòlica microbiana que condueixen a la producció d'esqualè mitjançant l'aplicació de diferents eines de biologia sintètica. Al capítol tres, es va utilitzar CRISPR/Cas9 per crear dos mutants heterozigòtics, un amb una AGPasa severament truncada i no funcional i l'altre amb una modificació estructural C-terminal que causa una pèrdua parcial d'activitat. Al capítol quatre, es va utilitzar CRISPR/Cas9 per introduir mutacions que afecten el locus Waxy que codifica l'enzim GBSSI a l'endosperma d'arròs.

Este trabajo de investigación se concibió como parte de un proyecto científico más grande y complejo que incluye la aplicación de herramientas de ingeniería metabólica y edición del genoma para introducir la vía metabólica del escualeno en el arroz (Oryza sativa) y en E. coli como plataforma para la producción de otros compuestos de interés como los carotenoides.

En el capítulo dos, se exploraron tres enfoques metodológicos para la ingeniería metabólica microbiana que conducen a la producción de escualeno mediante la aplicación de diferentes herramientas de biología sintética. En el capítulo tres, se utilizó CRISPR/Cas9 para crear dos mutantes heterocigóticos, uno con una AGPasa severamente truncada y no funcional y el otro con una modificación estructural C-terminal que causa una pérdida parcial de actividad. En el capítulo cuatro, se utilizó CRISPR/Cas9 para introducir mutaciones que afectan al locus Waxy que codifica la enzima GBSSI en el endospermo de arroz.

This research work was conceived as part of a larger and more complex scientific project that includes the application of metabolic engineering and genome editing tools to introduce the squalene metabolic pathway in rice (Oryza sativa) and in E. coli as a platform. for the production of other compounds of interest such as carotenoids.In chapter two, three methodological approaches for microbial metabolic engineering leading to squalene production by applying different synthetic biology tools were explored. In chapter three, CRISPR/Cas9 was used to create two heterozygous mutants, one with a severely truncated and non-functional AGPase and the other with a C-terminal structural modification causing partial loss of activity. In chapter four, CRISPR/Cas9 was used to introduce mutations affecting the Waxy locus encoding the GBSSI enzyme in rice endosperm.