Identificación de genes codificantes de enzimas que participan en la biosíntesis de compuestos nutracéuticos en la cianobacteria Anabaena sp., región Loreto

Abstract

Cyanobacteria, such as Anabaena sp., offer a promising alternative for producing high-value commercial nutraceutical compounds, such as polyphenols and carotenoids. DNA sequencing technology allows for identifying genes involved in the biosynthesis of these compounds in cyanobacteria. The main objective of this research, conducted between 2021 and 2022 at the Biotechnology and Bioenergy Laboratory of the Universidad Científica del Perú, was to identify the genes that encode enzymes involved in the biosynthesis of nutraceutical compounds in Anabaena sp. To achieve this objective, a methodology was implemented that included the cultivation of the cyanobacterium, genome sequencing and assembly, functional annotation, reconstruction of the biosynthetic pathways of polyphenols and carotenoids, and quantification of these compounds. As a result, the genome of Anabaena sp. was assembled, comprising 4.15 Mbp, and 2,849 genes that encode proteins were annotated. Subsequently, the biosynthetic pathways of polyphenols and carotenoids were reconstructed, identifying the involved genes and enzymes. Furthermore, the results revealed that Anabaena sp. produces significant amounts of polyphenols (0.72 ± 0.01 mg gallic acid equivalent/g dry biomass) and carotenoids (5.77 ± 0.30 µg/g dry biomass). These findings suggest that Anabaena sp. has great biotechnological potential for the production of nutraceutical compounds, opening opportunities for metabolic engineering and the development of new products with added value.

Las cianobacterias, como Anabaena sp, ofrecen una prometedora alternativa para la producción de compuestos nutracéuticos de alto valor comercial, como polifenoles y carotenoides. La tecnología de secuenciamiento de ADN permite identificar los genes que participan en la biosíntesis de estos compuestos en cianobacterias. El objetivo principal de esta investigación, realizada entre 2021 y 2022 en el Laboratorio de Biotecnología y Bioenergética de la Universidad Científica del Perú, fue identificar los genes que codifican enzimas involucradas en la biosíntesis de compuestos nutracéuticos en Anabaena sp. Para lograr este objetivo, se implementó una metodología que incluyó el cultivo de la cianobacteria, el secuenciamiento y ensamblaje del genoma, la anotación funcional, la reconstrucción de las vías biosintéticas de polifenoles y carotenoides, y la cuantificación de estos compuestos. Como resultado, se ensambló el genoma de Anabaena sp., que comprende 4,15 Mpb, y se anotaron 2,849 genes que codifican proteínas. Luego, se reconstruyeron las vías de biosíntesis de polifenoles y carotenoides, identificando los genes y enzimas participantes. Además, los resultados revelaron que Anabaena sp. produce significativas cantidades de polifenoles (0,72 ± 0,01 mg equivalente de ácido gálico/g de peso de biomasa seca) y carotenoides (5,77 ± 0,30 µg/g de peso de biomasa seca). Estos hallazgos sugieren que Anabaena sp. tiene un gran potencial biotecnológico para la producción de compuestos nutracéuticos, lo que abre oportunidades para la ingeniería metabólica y el desarrollo de nuevos productos con valor agregado.

As cianobactérias, como Anabaena sp, oferecem uma promissora alternativa para a produção de compostos nutracêuticos de alto valor comercial, como polifenóis e carotenoides. A tecnologia de sequenciação de DNA permite identificar os genes que participam na biossíntese desses compostos em cianobactérias. O objetivo principal desta pesquisa, realizada entre 2021 e 2022 no Laboratório de Biotecnologia e Bioenergia da Universidade Científica do Peru, foi identificar os genes que codificam enzimas envolvidas na biossíntese de compostos nutracêuticos em Anabaena sp. Para alcançar esse objetivo, uma metodologia foi implementada que incluiu o cultivo da cianobactéria, sequenciação e montagem do genoma, anotação funcional, reconstrução das vias biossintéticas de polifenóis e carotenoides, e quantificação desses compostos. Como resultado, o genoma de Anabaena sp. foi montado, compreendendo 4,15 Mpb, e 2.849 genes que codificam proteínas foram anotados. Em seguida, as vias biossintéticas de polifenóis e carotenoides foram reconstruídas, identificando os genes e enzimas participantes. Além disso, os resultados revelaram que Anabaena sp. produz quantidades significativas de polifenóis (0,72 ± 0,01 mg equivalente de ácido gálico/g de biomassa seca) e carotenoides (5,77 ± 0,30 µg/g de biomassa seca). Esses achados sugerem que Anabaena sp. tem um grande potencial biotecnológico para a produção de compostos nutracêuticos, o que abre oportunidades para a engenharia metabólica e o desenvolvimento de novos produtos com valor agregado.