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Hacia nuevas enzimas biocatalíticas gracias a la metagenómica

La biocatálisis consiste en el uso de catalizadores naturales, tales como enzimas, para lograr transformaciones químicas en compuestos orgánicos. En el marco de un proyecto europeo se trató de obtener y caracterizar biocatalizadores nuevos a partir de bacterias termófilas.
Hacia nuevas enzimas biocatalíticas gracias a la metagenómica
En las industrias químicas y farmacéuticas es cada vez más frecuente en los últimos años el uso de enzimas biocatalíticas como las transaminasas (TA). Estas catalizan la transferencia de un grupo amino desde una molécula donadora de aminas a una molécula aceptora de aminas. Suponen una opción para la síntesis de aminas quirales, que son elementos básicos para la síntesis de diferentes compuestos farmacéuticos.

La mayoría de los procesos industriales requieren de altas temperaturas. El uso de enzimas termoestables permitirá racionalizar el proceso evitando las etapas de enfriamiento y recalentamiento, que consumen mucha energía. El objetivo global del proyecto financiado por la Unión Europea HOTRAM (Thermostable transaminases for the synthesis of pharmaceutical building blocks) fue encontrar una nueva generación de TA termoestables a partir de entornos a temperatura elevada utilizando la metagenómica.

La metagenómica (genómica ambiental o genómica comunitaria) es el estudio del material genético obtenido directamente de la muestra completa del medio ambiente. La metagenómica es una herramienta de gran utilidad para encontrar enzimas pues puede utilizarse con la mayoría de los microbios no caracterizados en cualquier hábitat.

En las primeras etapas del proyecto se prepararon cultivos bacterianos a partir de nueve muestras del medio ambiente tomadas en Islandia a temperaturas de 50 a 90 °C. Se extrajo ADN metagenómico de las muestras y se diseñó la correspondiente biblioteca de expresión. Se estudiaron las bibliotecas utilizando los ensayos desarrollados, pero no se detectaron clones positivos.

Al mismo tiempo, el estudio informático condujo a tres nuevas TA y después se purificaron las proteínas. Se evaluó la actividad de estas enzimas a diferentes temperaturas utilizando estudios espectrofotométricos.

Se encontraron nuevas TA con amplia especificidad del sustrato y se estudió la síntesis de aminas quirales a escala industrial. Cabe destacar el importante impacto ambiental de los resultados del proyecto pues en la producción actual de aminas quirales se utilizan sustancias contaminantes, como los catalizadores metálicos. La introducción de métodos biocatalíticos podría contribuir a reducir el impacto ambiental de los procesos sintéticos en la industria.

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Palabras clave

Metagenómica, biocatálisis, transaminasas, enzimas termoestables, HOTRAM
Número de registro: 190779 / Última actualización el: 2016-12-22
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