Analysis of metabolic interactions in a synthetic consortium between commensal species of the gut microbiota with a butyrogenic effect

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dc.catalogadorpva
dc.contributor.advisorGarrido Cortés, Daniel
dc.contributor.authorTorres Miranda, Alexis Ignacio
dc.contributor.otherPontificia Universidad Católica de Chile. Escuela de Ingeniería
dc.date2025-07-01
dc.date.accessioned2024-10-28T15:41:43Z
dc.date.available2024-10-28T15:41:43Z
dc.date.issued2024
dc.descriptionTesis (Doctor in Engineering Sciences)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2024
dc.description.abstractLas interacciones de cross-feeding, mediadas por metabolitos bacterianos, son esenciales para la diversidad y estabilidad de la microbiota intestinal, promoviendo la salud al fomentar el crecimiento de bacterias beneficiosas como las productoras de butirato. Muchas de estas bacterias, sin embargo, están poco caracterizadas, limitando la comprensión de cómo algunos metabolitos pueden mejorar su crecimiento. El objetivo general de este estudio fue diseñar consorcios microbianos butirogénicos utilizando modelos metabólicos a escala genómica para guiar y posteriormente caracterizar mediante ensayos bidireccionales, un cultivo en biorreactor, y transcriptómica las interacciones metabólicas entre fermentadores primarios y bacterias productoras de butirato en inulina como fuente de carbono. En primer lugar, se secuenciaron los genomas de las cepas chilenas Bifidobacterium animalis lactis PT33 y Lacticaseibacillus paracasei M38, y se construyeron modelos metabólicos incluyendo seis bacterias adicionales, cinco de ellas candidatas a productoras de butirato. Estos modelos se utilizaron para la simulación del crecimiento y la identificación de cross-feeding con la finalidad de guiar el proceso de selección de cepas que presentan interacción. Los consorcios se cultivaron en laboratorio, verificando la producción de butirato y seleccionando, mediante ensayos bidireccionales y análisis en bioreactor batch, el consorcio más efectivo. Un consorcio de dos bacterias se analizó detalladamente mediante transcriptómica para comparar el efecto del co-cultivo frente a monocultivos en dos tiempos de crecimiento distintos. Como resultados principales, se identificaron características probióticas en L. paracasei M38 mediante genómica comparativa y se demostró una interacción de cross-feeding bidireccional entre Clostridium sp. HGF2 y Bi. animalis lactis PT33 en inulina. En esta interacción, la degradación de inulina por HGF2 liberó azúcares simples que PT33 utilizó para producir acetato y lactato, sustancias que a su vez alimentaron a HGF2, facilitando su producción de butirato. Glutamato también fue sugerido como posible metabolito de crossfeeding. Este estudio revela el potencial de las cepas L. paracasei M38 y Bi. animalis lactis PT33 para futuras estrategias de mejora de la salud, ampliando la comprensión sobre el diseño de comunidades microbianas sintéticas y el análisis de sus interacciones metabólicas. Además, se amplió el conocimiento de bacterias productoras de butirato a partir de la caracterización de degradación de inulina y producción de butirato de la cepa Clostridium sp. HGF2.
dc.description.funderANID
dc.fechaingreso.objetodigital2024-10-28
dc.format.extentxv, 235 páginas
dc.fuente.origenSRIA
dc.identifier.doi10.7764/tesisUC/ING/88370
dc.identifier.urihttps://doi.org/10.7764/tesisUC/ING/88370
dc.identifier.urihttps://repositorio.uc.cl/handle/11534/88370
dc.information.autorucEscuela de Ingeniería; Garrido Cortés, Daniel; 0000-0002-4982-134X; 226814
dc.information.autorucEscuela de Ingeniería; Torres Miranda, Alexis Ignacio; S/I; 1086199
dc.language.isoen
dc.nota.accesocontenido completo
dc.rightsacceso abierto
dc.subjectButirato
dc.subjectBacterias-productoras de butirato
dc.subjectCross-feeding
dc.subjectMicrobiota intestinal
dc.subjectSCFA
dc.subjectModelo metabólico a escala genómica
dc.subjectSteadyCom
dc.subjectRNA-seq
dc.subjectInulina
dc.subjectCo-cultivo
dc.subjectComunidad microbiana sintética
dc.subject.ddc620
dc.subject.deweyIngenieríaes_ES
dc.subject.ods03 Good health and well-being
dc.subject.odspa03 Salud y bienestar
dc.titleAnalysis of metabolic interactions in a synthetic consortium between commensal species of the gut microbiota with a butyrogenic effect
dc.typetesis doctoral
sipa.codpersvinculados226814
sipa.codpersvinculados1086199
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