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Digestión de la pared celular vegetal para producir biocombustibles

La liberación de las intensas uniones que mantienen los hidratos de carbono de la biomasa aumentaría la eficacia en la producción de biocombustibles. Un equipo de científicos delecionó e insertó ADN en secuencias génicas que codifican encimas degradadoras con el fin de desarrollar prestaciones nuevas y mejoradas.
Digestión de la pared celular vegetal para producir biocombustibles
La biomasa vegetal procedente de residuos agrícolas, la industria forestal o los cultivos energéticos es una fuente valiosa de energía renovable. La utilidad de este recurso se debe a los abundantes hidratos de carbono que contiene la pared celular vegetal. Estos azúcares pueden fermentarse para producir etanol, metanol u otros compuestos con gran valor añadido.

La celulosa, la hemicelulosa y la lignina (lignocelulosas) son los principales constituyentes de la pared celular de los vegetales. Por desgracia, la extracción o la liberación de estos hidratos de carbono (celulosa y hemicelulosa) de la lignina a la que están fuertemente unidos no resulta en absoluto sencilla. La ausencia de enzimas degradantes obstaculiza la explotación de estos hidratos de carbono que contiene la biomasa para lograr una producción de combustibles óptima.

Los responsables del proyecto financiado con fondos europeos «Directed evolution and semi-rational engineering of plant cell wall-degrading enzymes» (DEGRADEPLANT) investigaron el potencial de las inserciones y deleciones (indel) genéticas en enzimas degradadoras para así lograr modificaciones funcionales que aumentasen la eficacia y la selectividad de las mismas. Se prestó especial atención al desarrollo de técnicas con las que generar bibliotecas de variantes indel mediante mutagénesis aleatoria. Tras esta labor se procedió a dirigir la evolución de dos clases de enzimas, glucósido hidrolasas y enzimas promiscuas, que muestran una especificidad amplia con respecto al sustrato.

Los investigadores de DEGRADEPLANT crearon así un método experimental nuevo para generar bibliotecas de indel. Enzimas de restricción y transposones sirvieron para eliminar secuencias concretas de ADN y sustituirlas por secuencias indel. De este modo se crearon bibliotecas de variantes aleatorias de una hidrolasa bifuncional que ejerce su actividad tanto con la celulosa como con el xilano, dos componentes importantes de la biomasa lignocelulósica. La labor ejecutada hasta el momento ha permitido identificar varias regiones en variantes indel que aumentan la actividad enzimática o dotan a las enzimas de funcionalidades nuevas.

El equipo desarrolló y demostró la utilidad de su técnica experimental en la degradación de biomasa lignocelulósica. Sus resultados impulsarán en gran medida el sector de la biomasa vegetal una vez se logre reducir los costes y aumentar la eficacia de la conversión.

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