Metabolic regulation analysis of an ethanologenic Escherichia coli strain based on RT-PCR and enzymatic activities

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Metabolic engineering for improving anthranilate synthesis from glucose in Escherichia coli

© 2009 Balderas-Hernández et al; licensee BioMed Central Ltd. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Licens

Constitutive expression of selected genes from the pentose phosphate and aromatic pathways increases the shikimic acid yield in high-glucose batch cultures of an Escherichia coli strain lacking PTS and pykF

BACKGROUND: During the last two decades many efforts have been directed towards obtaining efficient microbial processes for the production of shikimic acid (SA); however, feeding high amounts of substrate to increase the titer of this compound has invariably rendered low conversion yields, leaving room for improvement of the producing strains. In this work we report an alternative platform to overproduce SA in a laboratory-evolved Escherichia coli strain, based on plasmid-driven constitutive expression of six genes selected from the pentose phosphate and aromatic amino acid pathways, artificially arranged as an operon. Production strains also carried inactivated genes coding for phosphotransferase system components (ptsHIcrr), shikimate kinases I and II (aroK and aroL), pyruvate kinase I (pykF) and the lactose operon repressor (lacI). RESULTS: The strong and constitutive expression of the constructed operon permitted SA production from the beginning of the cultures, as evidenced in 1 L batch-mode fermentors starting with high concentrations of glucose and yeast extract. Inactivation of the pykF gene improved SA production under the evaluated conditions by increasing the titer, yield and productivity of this metabolite compared to the isogenic pykF(+) strain. The best producing strain accumulated up to 43 g/L of SA in 30 h and relatively low concentrations of acetate and aromatic byproducts were detected, with SA accounting for 80% of the produced aromatic compounds. These results were consistent with high expression levels of the glycolytic pathway and synthetic operon genes from the beginning of fermentations, as revealed by transcriptomic analysis. Despite the consumption of 100 g/L of glucose, the yields on glucose of SA and of total aromatic compounds were about 50% and 60% of the theoretical maximum, respectively. The obtained yields and specific production and consumption rates proved to be constant with three different substrate concentrations. CONCLUSIONS: The developed production system allowed continuous SA accumulation until glucose exhaustion and eliminated the requirement for culture inducers. The obtained SA titers and yields represent the highest reported values for a high-substrate batch process, postulating the strategy described in this report as an interesting alternative to the traditionally employed fed-batch processes for SA production

New insights into Escherichia coli metabolism: carbon scavenging, acetate metabolism and carbon recycling responses during growth on glycerol

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Glycerol has enhanced its biotechnological importance since it is a byproduct of biodiesel synthesis. A study of <it>Escherichia coli</it> physiology during growth on glycerol was performed combining transcriptional-proteomic analysis as well as kinetic and stoichiometric evaluations in the strain JM101 and certain derivatives with important inactivated genes.</p> <p>Results</p> <p>Transcriptional and proteomic analysis of metabolic central genes of strain JM101 growing on glycerol, revealed important changes not only in the synthesis of MglB, LamB and MalE proteins, but also in the overexpression of carbon scavenging genes: <it>lamB</it>, <it>malE</it>, <it>mglB</it>, <it>mglC</it>, <it>galP</it> and <it>glk</it> and some members of the RpoS regulon (<it>pfkA</it>, <it>pfkB</it>, <it>fbaA</it>, <it>fbaB</it>, <it>pgi, poxB</it>, <it>acs</it>, <it>actP</it> and <it>acnA</it>). Inactivation of <it>rpoS</it> had an important effect on stoichiometric parameters and growth adaptation on glycerol. The observed overexpression of <it>poxB</it>, <it>pta</it>, <it>acs</it> genes, glyoxylate shunt genes (<it>aceA, aceB</it>, <it>glcB</it> and <it>glcC</it>) and <it>actP</it>, suggested a possible carbon flux deviation into the PoxB, Acs and glyoxylate shunt. In this scenario acetate synthesized from pyruvate with PoxB was apparently reutilized via Acs and the glyoxylate shunt enzymes. In agreement, no acetate was detected when growing on glycerol, this strain was also capable of glycerol and acetate coutilization when growing in mineral media and derivatives carrying inactivated <it>poxB</it> or <it>pckA</it> genes, accumulated acetate. Tryptophanase A (TnaA) was synthesized at high levels and indole was produced by this enzyme, in strain JM101 growing on glycerol. Additionally, in the isogenic derivative with the inactivated <it>tnaA</it> gene, no indole was detected and acetate and lactate were accumulated. A high efficiency aromatic compounds production capability was detected in JM101 carrying pJLB<it>aroG</it>^<it>fbr</it><it>tktA</it>, when growing on glycerol, as compared to glucose.</p> <p>Conclusions</p> <p>The overexpression of several carbon scavenging, acetate metabolism genes and the absence of acetate accumulation occurred in JM101 cultures growing on glycerol. To explain these results it is proposed that in addition to the glycolytic metabolism, a gluconeogenic carbon recycling process that involves acetate is occurring simultaneously in this strain when growing on glycerol. Carbon flux from glycerol can be efficiently redirected in JM101 strain into the aromatic pathway using appropriate tools.</p

Ciencia, Tecnología y Salud en la Atención de los Adolescentes

El Centro de Investigación en Ciencias Médicas (CICMED) de la Universidad Autónoma del Estado de México, institución que se distingue por su preocupación en el desarrollo de proyectos de investigación, actividades académicas y de vinculación encaminadas a la detección y tratamiento de aquellos problemas que aquejan a los adolescentes, se ha distinguido por la promoción de la salud del adolescente, además de un trabajo intenso a través de redes de investigación con otras instituciones con lo cual se han enriquecido nuestros proyectos de investigación, permitiendo establecer convenios con instituciones tanto nacionales como internacionales. Los temas que se tratan en este libro, han dado lugar a una gran cantidad de reflexiones, mitos, estrategias y propuestas para la cuidado del adolescente, motivo por el cual se invitó tanto a docentes como a investigadores a participar en este libro y poder mostrar lo que se está haciendo actualmente en relación con la atención de la salud del adolescente desde diferentes perspectivas temáticas, con el propósito de difundir ampliamente los hallazgos que como investigadores se han encontrado a través del trabajo clínico y de campo, aportar información relevante para la prevención y tratamiento de la problemática más frecuente en el adolescente y abrir un espacio de intercambio y actualización, basado en el trabajo interdisciplinario para entender mejor y ampliar la visión de los diferentes factores que inciden en la salud integral del adolescente. El adolescente concebido como la persona que está en la transición de la niñez a la vida adulta, ha existido siempre. Sin embargo, la adolescencia entendida como un proceso bio-psico-social con entidad propia y, en consecuencia, con características necesidades y problemas específicos, es una realidad que apenas ha comenzado a tenerse en cuenta recientemente. La adolescencia es el período de tiempo en el que se producen los cambios desde la inmadurez propia del niño a la madurez propia del adulto. Entendiendo al individuo maduro como: aquel que es capaz de orientar su propia vida según el sentido de la existencia, con criterios propios. Desde el punto de vista intelectual o mental, el individuo maduro es aquel que es capaz de juzgar con independencia y objetividad, con sentido crítico. Desde la vertiente afectiva, posee autocontrol de las emociones y es capaz de aceptar los fracasos sin grandes conmociones interiores. Desde el aspecto social, está dispuesto a colaborar en las tareas colectivas, es tolerante con los demás y es capaz de asumir su propia responsabilidad. Esta etapa de la vida de los seres humanos es importante ya que depende del desarrollo armónico de ésta, obliga al futuro adulto en su mundo globalizado lleno de exigencias y riesgos, que los profesionales de la salud reconsideren su actuar con estas personas, dado que hoy en día no hay especialistas o posgraduados que atiendan de manera específica a los adolescentes. En este sentido la Universidad Autónoma del Estado de México, a través del Centro de Investigación en Ciencias Médica adquiere la responsabilidad y el compromiso de motivar a padres, educadores, profesionales de la salud y a los mismos adolescentes para que se conviertan en promotores de la salud física y mental que bajo la misma meta en la escuela y el hogar promuevan una conducta saludable. Por lo que brindamos nuestro agradecimiento a los autores por su valiosa participación y confianza al dejar en nuestras manos su trabajo profesional, comprometido y entusiasta, con el propósito de aportar a la sociedad una perspectiva general sobre el adolescente y sus trastornos para ubicarnos después en un contexto de salud integral

CD8 Cells of Patients with Diffuse Cutaneous Leishmaniasis Display Functional Exhaustion: The Latter Is Reversed, In Vitro, by TLR2 Agonists

Leishmania mexicana (Lm) causes localized (LCL) and diffuse (DCL) cutaneous leishmaniasis. DCL patients have a poor cellular immune response leading to chronicity. It has been proposed that CD8 T lymphocytes (CD8) play a crucial role in infection clearance, although the role of CD8 cytotoxicity in disease control has not been elucidated. Lesions of DCL patients have been shown to harbor low numbers of CD8, as compared to patients with LCL, and leishmanicidal treatment restores CD8 numbers. The marked response of CD8 towards Leishmania parasites led us to analyze possible functional differences between CD8 from patients with LCL and DCL. We compared IFNγ production, antigen-specific proliferation, and cytotoxicity of CD8 purified from PBMC against autologous macrophages (MO) infected with Leishmania mexicana (MOi). Additionally, we analyzed tissue biopsies from both groups of patients for evidence of cytotoxicity associated with apoptotic cells in the lesions. We found that CD8 cell of DCL patients exhibited low cytotoxicity, low antigen-specific proliferation and low IFNγ production when stimulated with MOi, as compared to LCL patients. Additionally, DCL patients had significantly less TUNEL+ cells in their lesions. These characteristics are similar to cellular “exhaustion” described in chronic infections. We intended to restore the functional capacity of CD8 cells of DCL patients by preincubating them with TLR2 agonists: Lm lipophosphoglycan (LPG) or Pam3Cys. Cytotoxicity against MOi, antigen-specific proliferation and IFNγ production were restored with both stimuli, whereas PD-1 (a molecule associated with cellular exhaustion) expression, was reduced. Our work suggests that CD8 response is associated with control of Lm infection in LCL patients and that chronic infection in DCL patients leads to a state of CD8 functional exhaustion, which could facilitate disease spread. This is the first report that shows the presence of functionally exhausted CD8 T lymphocytes in DCL patients and, additionally, that pre-stimulation with TLR2 ligands can restore the effector mechanisms of CD8 T lymphocytes from DCL patients against Leishmania mexicana-infected macrophages

Vocabulario de la sociedad civil, la ruralidad y los movimientos sociales en América Latina

El Vocabulario de la Sociedad Civil, la Ruralidad y los Movimientos Sociales en América Latina tiene como objetivo desarrollar vocablos relacionados con temas de gran trascendencia para la vida colectiva de la población Latinoamericana; pretende introducir a estudiantes, personas del ámbito académico y activistas en la comprensión de estas categorías de análisis. A través de la mirada de 70 especialistas que participaron en este vocabulario, es posible comprender muchos de los términos que se utilizan dentro de la investigación social y áreas relacionadas con las ciencias políticas, ambientales y rurales, a partir de una mayor explicación y detalle. Es por ello que se inserta este trabajo desde una mirada colectiva y amplia de los conceptos que se exponen. En este libro podrá encontrar las ideas de varios autores y autoras de distintas universidades, con una visión multi, inter y transdisciplinaria. El esfuerzo que se realizó para conjuntar varios términos y analizar su compleja red de interpretaciones, permitirá que este manuscrito pueda ser consultado por estudiantes, personas del ámbito científico-académico, y ciudadanía; porque contiene el estado del arte, la historia del paulatino avance de múltiples conceptos y su vigencia en el contexto actual

XXV Curso Monográfico de Psiquiatría Infantil y la Adolescencia: Tópicos de Psicofarmacología Infantil - 2023

El XXV Curso Monográfico de Psiquiatría Infantil y de la Adolescencia, titulado "Tópicos de Psicofarmacología Infantil," fue un evento destacado en el campo de la salud mental infantil y adolescente. Durante tres días en septiembre de 2023, expertos líderes en la materia se reunieron para explorar a fondo la psicofarmacología en este grupo de edad. El evento, dedicado a la memoria del Dr. Francisco Javier Valencia Granados, comenzó con una ceremonia de inauguración en la que participaron autoridades institucionales. Luego, se sucedieron conferencias magistrales que abordaron una amplia variedad de temas cruciales. Estos incluyeron aspectos fundamentales como la neurobioquímica farmacológica y una introducción a la psicofarmacología. El programa se adentró en cuestiones específicas, como el uso de antipsicóticos en paidopsiquiatría, el abordaje de trastornos del aprendizaje, el tratamiento del suicidio desde una perspectiva psicofarmacológica, y la gestión farmacológica del insomnio en niños. Se exploraron temas especializados, como el tratamiento de la esquizofrenia en pacientes infantiles. El segundo día se centró en trastornos emocionales en niños y adolescentes, destacando el tratamiento del trastorno depresivo, los trastornos ansiosos y el espectro autista. Se presentaron enfoques vanguardistas, como el uso de psicodélicos en adolescentes y las novedades en psicofarmacología, como el dextrometorfano y el bupropión. También se discutió el manejo de la epilepsia y la adicción a los videojuegos. El tercer día se enfocó en el tratamiento farmacológico de trastornos pediátricos específicos, como el trastorno bipolar, el déficit de atención e hiperactividad, la enuresis y encopresis, parasomnias, y el abordaje neuropsiquiátrico en pacientes pediátricos con VIH. Se exploraron también trastornos de la conducta alimentaria y la disforia de género. El evento culminó con una reflexión sobre la salud mental en niños y un emotivo tributo al Dr. Francisco Javier

1er. Coloquio de educación para el diseño en la sociedad 5.0

Las memorias del 1er. Coloquio de Educación para el Diseño en la Sociedad 5.0 debenser entendidas como un esfuerzo colectivo de la comunidad de académicos de la División de Ciencias y Artes para el Diseño, que pone de manifiesto los retos y oportunidades que enfrenta la educación en diseño en un contexto de cambio acelerado y rompimiento de paradigmas.El evento se realizó el pasado mes de mayo de 2018 y se recibieron más de 50 ponencias por parte de las profesoras y profesores de la División.Las experiencias y/o propuestas innovadoras en cuanto a procesos de enseñanza y aprendizaje que presentan los autores en cada uno de sus textos son una invitación a reflexionar sobre nuestra situación actual en la materia, y emprender acciones en la División para continuar brindando una educación de calidad en diseño a nuestras alumnas, alumnos y la sociedad.Adicionalmente, se organizaron tres conferencias magistrales sobre la situación actual de la educación en Diseño y de las Instituciones de Educación Superior, impartidas por el Mtro. Luis Sarale, profesor de la Universidad Nacional de Cuyo en Mendoza (Argentina), y Presidente en su momento, de la Red de Carreras de Diseño en Universidades Públicas Latinoamericanas (DISUR), el Dr. Romualdo López Zárate, Rector de la Unidad Azcapotzalco, así como del Mtro. Luis Antonio Rivera Díaz, Jefe de Departamento de Teoría y Procesos del Diseño de la División de la Ciencias de la Comunicación y Diseño, en la Unidad Cuajimalpa de nuestra institución.La publicación de estas memorias son un esfuerzo divisional, organizado desde la Coordinación de Docencia Divisional y la Coordinación de Tecnologías del Aprendizaje, del Conocimiento y la Comunicación, para contribuir a los objetivos planteados en el documento ACCIONES:Agenda CyAD2021, en particular al eje de Innovación Educativa. Es necesario impulsar a todos los niveles de la División espacios de discusión orientados a reflexionar sobre el presente y futuro en la educación del diseñador, que contribuya a mejorar la calidad de la docencia y favorezca al fortalecimiento de los procesos de enseñanza y aprendizaje.Finalmente, extiendo un amplio reconocimiento a todos los miembros de la División que hicieron posible este evento, así como a todos los ponentes y participantes por compartir su conocimiento para que la División sea cada día mejor

Metabolic engineering strategies for caffeic acid production in Escherichia coli

Caffeic acid (CA; 3,4-dihydroxycinnamic acid) is an aromatic compound obtained by the phenylpropanoid pathway. This natural product has antioxidant, antitumor, antiviral, and anti-inflammatory activities. It is also a precursor of CA phenethyl ester (CAPE), a compound with potential as an antidiabetic and liver-protective agent. CA can be found at low concentrations in plant tissues, and hence, its purification is difficult and expensive. Knowledge regarding the pathways, enzymes, and genes involved in CA biosynthesis has paved the way for enabling the design and construction of microbial strains with the capacity of synthesizing this metabolite. In this review, metabolic engineering strategies for the generation of Escherichia coli strains for the biotechnological production of CA are presented and discussed.How to cite: Hernández-Chávez G, Martinez A, Gosset G. Metabolic engineering strategies for caffeic acid production in Escherichia coli. Electron J Biotechnol 2019;38. https://doi.org/10.1016/j.ejbt.2018.12.004. Keywords: Aromatics, Biosynthesis of caffeic acid, Caffeic acid, Engineered microorganisms, Escherichia coli, Hydroxycinnamic acids, Industrial biotechnology, Metabolic engineering, Natural products, p-Coumaric acid, Phenylpropanoid pathwa