La ingeniería metabólica es el proceso de modificar las reacciones bioquímicas de un organismo para producir las cantidades requeridas de los metabolitos deseados a través de la tecnología de ADN recombinante. En este curso, se describirán los cuatro pasos vitales de la ingeniería metabólica (también conocida como DBTL). Aprenderás cómo puedes usar la herramienta de análisis de flujo metabólico para probar el flujo de carbono (metabolitos) dentro de la célula. Luego, se discuten algunas estrategias de ingeniería metabólica como la metabolómica, la fluxómica, etc., y las interrelaciones entre la ingeniería genética y la ingeniería metabólica. Estudia la importancia del primer paso definitorio en la nueva expresión génica, la modulación enzimática y la desregulación transcripcional. El ciclo de ingeniería metabólica ilustrará los métodos y las etapas de la modificación genética y la caracterización metabólica. El módulo sobre nuevos aspectos de la ingeniería metabólica destaca la importancia de las reacciones metabólicas integradas en la síntesis de vías, la viabilidad termodinámica y el flujo y control de las vías. De manera similar, se estudiará la red de reacciones enzimáticas que impulsan el metabolismo celular, incluida la enzimología de las enzimas participantes, la estequiometría de las vías, etc. Observa cómo la síntesis asistida por computadora de vías bioquímicas puede proporcionar información vital sobre los rendimientos máximos esperados y los intermediarios clave de una reacción en red.

A continuación, aprende cómo puedes determinar la diversidad y complejidad de los mapas metabólicos para reacciones factibles y observables. Se destacarán los métodos para diseñar un fenotipo de producción, así como los cuatro principios y marcos generales del metabolismo en los sistemas vivos. El módulo sobre el sistema de transporte celular identifica las propiedades y los mecanismos de los procesos de transporte activo y pasivo. Luego, estudia la translocación de grupo, la ingeniería de transportadores, así como los tipos, resultados y el propósito de las reacciones de alimentación celular. Se dilucidarán las rutas metabólicas y las reacciones químicas generales de la glucólisis y el ciclo del ácido tricarboxílico. Aprenderás sobre el proceso de fosforilación, así como la importancia de la relación P/O en el transporte de electrones. Se presentará la ley de acción de masas y la anotación dimensional de las secuencias genómicas. Estudia las propiedades de las redes biológicas y reconstruidas, los tipos de datos fundamentales para las redes reguladoras y el proceso de reconstrucción de redes bioquímicas. Discierne los conceptos matemáticos y las estrategias de anotación de los ORF (marcos de lectura abiertos) genómicos para mapear redes metabólicas. Aprende sobre los modelos de interpretación geométrica del análisis de balance de flujo (FBA) (también conocidos como la base conceptual del modelado basado en restricciones). Del mismo modo, se describirán los métodos de reconstrucción y análisis basados en restricciones (COBRA).

Profundizarás en los procedimientos para el análisis de planos de fase, el diseño computacional de cepas mutantes y la base convexa del espacio nulo. El módulo sobre análisis de flujo metabólico (MFA) identificará la técnica de marcado con 13C comúnmente utilizada, las etapas de formulación de MFA 13C y los modelos de huellas dactilares de 13C. Considera los pasos para convertir la biomasa lignocelulósica en etanol y las opciones microbianas para la producción de biocombustibles. Aprende cómo se puede utilizar la ingeniería metabólica para mejorar la producción de etanol hemicelulósico en S. cerevisiae etanologénico. De manera similar, se considerarán las estrategias para la producción comercial de bioetanol a través de la vía endógena de E. coli. El módulo sobre la aplicación de la ingeniería microbiana en la producción de aminoácidos discutirá las estrategias para diseñar cepas microbianas productoras de aminoácidos a gran escala. ¿Cuántos genes están realmente involucrados en el metabolismo? ¿Qué vías son las más eficientes para producir los compuestos de interés? Se abordarán estas preguntas y se revelarán las soluciones practicables. Si deseas un trabajo en biología de sistemas, ingeniería metabólica o disciplinas relacionadas, entonces este curso te resultará gratificante. Tu aplicación de los conocimientos adquiridos podría conducir a mejoras en el desarrollo de metabolitos y productos naturales para las industrias farmacéutica, bioenergética, bioquímica o biotecnológica.