BIOPROCESSO DE PRODUÇÃO DO ANTITUMORAL HOLOMICINA POR STREPTOMYCES CLAVULIGERUS

BIOPROCESSO DE PRODUÇÃO DO ANTITUMORAL HOLOMICINA POR STREPTOMYCES CLAVULIGERUS

BAPTISTA, A. S.; CAVALLIERI, A. P.; LEITE, C. A.; CRUZ, A. J. G.; ARAUJO, M. L. G. C.

Artigo:

Streptomyces clavuligerus produz vários biocompostos de uso terapêutico, como os beta-lactâmicos ácido clavulânico e cefamicina C, e os não beta-lactâmicos holomicina e tunicamicina. Holomicina é conhecida por inibir a síntese de RNA polimerase de bactérias resistentes a rifamicina e é produzida em baixas concentrações (6 a 8 mgL-1) pela cepa selvagem (ATCC 27064) sob condições favoráveis à produção de beta-lactâmicos. Cultivos em biorreator convencional operado em batelada mostraram que a combinação de maltose e lisina promoveu a produção de cefamicina C e ácido clavulânico (90 a 100 mgL-1), sem produção de holomicina, e a mesma combinação (maltose e lisina) adicionada de glutamato estimulou a produção de holomicina (95 a 110 mgL-1), com produção de cefamicina C ou ácido clavulânico cerca de 65% menor para ambos. Os dados obtidos permitiram estimar parâmetros cinéticos e estequiométricos dos processos por meio de modelagem e simulação.

Streptomyces clavuligerus produz vários biocompostos de uso terapêutico, como os beta-lactâmicos ácido clavulânico e cefamicina C, e os não beta-lactâmicos holomicina e tunicamicina. Holomicina é conhecida por inibir a síntese de RNA polimerase de bactérias resistentes a rifamicina e é produzida em baixas concentrações (6 a 8 mgL-1) pela cepa selvagem (ATCC 27064) sob condições favoráveis à produção de beta-lactâmicos. Cultivos em biorreator convencional operado em batelada mostraram que a combinação de maltose e lisina promoveu a produção de cefamicina C e ácido clavulânico (90 a 100 mgL-1), sem produção de holomicina, e a mesma combinação (maltose e lisina) adicionada de glutamato estimulou a produção de holomicina (95 a 110 mgL-1), com produção de cefamicina C ou ácido clavulânico cerca de 65% menor para ambos. Os dados obtidos permitiram estimar parâmetros cinéticos e estequiométricos dos processos por meio de modelagem e simulação.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeq2014-1778-17615-173138

Referências bibliográficas

• [1] BIRD, A. E.; BELLIS, J. M.; GASSON, B. C. Spectrophotometric assay of clavulanic acid by reaction with imidazole. Analyst, v. 107, n. 1279, p. 1241-1245, 1982.
• [2] DE LA FUENTE, A.; LORENZANA, L. M.; MARTÍN, J. F.; LIRAS, P. Mutants of Streptomyces clavuligerus with disruptions in different genes for clavulanic acid biosynthesis produce Área temática: Processos Biotecnológicos 7large amounts of holomycin: possible crossregulation of two unrelated secondary metabolic pathways. J. Bacteriol., v. 184, p. 6559-6565, 2002.
• [3] DOMINGUES, L. C. G.; TEODORO, J. C.; HOKKA, C. O.; BADINO, A. C.; ARAUJO, M. L. G. C. Optimisation of the glycerol-to-ornithine molar ratio in the feed medium for the continuous production of clavulanic acid by Streptomyces clavuligerus. Biochem. Eng. J., v. 53, p. 7-11, 2010.
• [4] FREDRICKSON, A. G.; MEGEE, R. D.; TSUCHIYA, H. M. Mathematical models for fermentation processes. Adv. Appl. Microbiol., v. 13, p. 419-465, 1970.
• [5] KENING, M.; READING, C. Holomycin and an antibiotic (MM 19290) related to tunicamycln, metabolites of Streptomyces clavuligerus. J. Antibiot., p. 549-554, 1979.
• [6] LEITE, C. A.; CAVALLIERI, A. P.; ARAUJO, M. L. G. C. Enhancing effect of lysine combined with other compounds on cephamycin C production in Streptomyces clavuligerus. BMC Microbiol., v. 13, n. 296, 2013.
• [7] LI, B.; WALSH, C. T. Identification of the gene cluster for the dithiolopyrrolone antibiotic holomycin in Streptomyces clavuligerus. PNAS, v. 107, n. 46, p. 19731-19735, 2010.
• [8] LIRAS, P.; MARTÍN, J. F. Methods in biotechnology. New Jersey: Humana Press v. 18, p. 149-163, 2005.
• [9] LIRAS, P.; MARTÍN, J. F. Gene clusters for beta-lactam antibiotics and control of their expression: why have clusters evolved, and from where did they originate? Int. Microbiol., v. 9, p. 9-19, 2006.
• [10] MADDURI, K.; STUTTARD, C.; VINING, L. C. Lysine catabolism in Streptomyces spp. is primarily through cadaverine: -lactam producers also make alpha-aminoadipate. J. Bacteriol., v. 171, n. 1, p. 299-302, 1989.
• [11] MARQUARDT, D. W. An algorithm for least-squares estimation of nonlinear parameters. J. Soc. Ind. App. Math., v. 11, n. 2, p. 431-441, 1963.
• [12] NÁRDIZ, N.; SANTAMARTA, I.; LORENZANA, L. M.; MARTÍN, J. F.; LIRAS, P. A rhodanese-like protein is highly overrepresented in the mutant S. clavuligerus oppA2::aph: effect on holomycin and other secondary metabolites production. Microbiol. Biotechnol., v. 4, n. 2, p. 216-225, 2011.
• [13] OLIVA, B.; O’NEILL, A.; WILSON,J.M.; O’HANLON, P.J.; CHOPRA, I. Antimicrobial properties and mode of action of the pyrrothine holomycin. Antimicrob. Agents Chemother., v. 45, n. 2, p. 532–539, 2001.
• [14] ROMERO, J.; LIRAS, P.; MARTIN, J. F. Dissociation of cephamycin and clavulanic acid biosynthesis in Streptomyces clavuligerus. Appl. Microbiol. Biotechnol., v. 20, n. 5, p. 318-325, 1984.
• [15] STEPHANOPOULOS, G. Metabolic fluxes and metabolic engineering. Metabolic Engineering. v. 1, p. 1-11, 1999.
• [16] TEODORO, J. C.; BAPTISTA-NETO, A.; ARAUJO, M. L. G. C.; HOKKA, C. O.; BADINO, A. C. Influence of glycerol and ornithine feeding on clavulanic acid production by Streptomyces clavuligerus. Braz. J. Chem. Eng., v. 27, n. 4, p. 499-506, 2010.

Como citar:

BAPTISTA, A. S.; CAVALLIERI, A. P.; LEITE, C. A.; CRUZ, A. J. G.; ARAUJO, M. L. G. C.; "BIOPROCESSO DE PRODUÇÃO DO ANTITUMORAL HOLOMICINA POR STREPTOMYCES CLAVULIGERUS", p-2516-2523. In: Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química - COBEQ 2014 [= Blucher Chemical Engineering Proceedings, v.1, n.2]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobeq2014-1778-17615-173138