La biocatálisis en la síntesis química
Uno de los principales problemas de la producción de CB reside en que los microorganismos emplean la energía procedente de los nutrientes en formar biomasa antes que enzimas. Por consiguiente, una de las metas de la investigación biotecnológica es poder dirigir el proceso de la producción enzimática. El objetivo del proyecto «Two-step-strategy towards an orthogonal bio-system» (MAZPROTEC), financiado con fondos europeos, consistió en introducir un nuevo principio en la producción de biocatalizadores. Se aprovechó la capacidad de las células bacterianas de Escherichia coli para seleccionar a escala celular las proteínas que se van a sintetizar. Para ello, E. coli utiliza el sistema toxina-antitoxina MazEF. La toxina MazEF, una enzima que hidroliza el ARN y digiere moléculas de ARNm que contienen tripletes ACA, se mantiene normalmente inactiva gracias a MazE. La toxina MazF activada evita la síntesis proteica mediante degradación de la mayoría de ARNm. Sin embargo, los ARNm que no presentan la secuencia ACA pueden traducirse. El objetivo de MAZPROTEC fue emplear este mecanismo para obligar a la célula a emplear la totalidad de sus recursos en la síntesis de las proteínas deseadas. Se analizó este sistema en el modelo de síntesis (de doce etapas) de ácido N-acetilneuramínico (Neu5Ac), un precursor de ciertos fármacos antivirales, que se inicia a partir de la glucosa (Glu) y la N-acetilglucosamina (GlcNAc). Se llevaron a cabo pruebas con un sistema reducido empleando la cepa de E. coli con deleción génica y las enzimas necesarias para la conversión de GlcNAc y fosfoenolpiruvato. Se demostró, sin atisbo de duda, que tras la sobreexpresión de MazF, la síntesis proteica se dirigía mayoritariamente hacia la síntesis de proteínas recombinantes a partir de genes sin ACA frente a genes normales. Es importante destacar que este fenómeno se relacionó con un aumento considerable de la producción de Neu5Ac en el sistema sin ACA frente a un sistema similar de genes con ACA. En conjunto, el equipo de MAZPROTEC demostró que el sistema MazEF permitía una amplia reorganización de la síntesis proteica y, por consiguiente, constituye una estrategia eficaz para aumentar la productividad de la catálisis multifásica. Se espera que este método sea útil en la construcción de futuras cascadas de reacciones biocatalíticas, especialmente en la industria química fina.
Palabras clave
Biocatálisis, síntesis química, catalizadores biológicos, producción enzimática, MazEF