Producción de enzimas oxidativas
El objetivo del proyecto «Effective redesign of oxidative enzymes for green chemistry» (OXYGREEN) , financiado con fondos europeos, consistió en diseñar herramientas para generar enzimas oxidativas destinadas a aplicaciones industriales y biotecnológicas. Se investigaron tres familias de biocatalizadores: dioxigenasas dependientes de alfa cetoglutarato (KGDO) con hierro no hemínico, Baeyer-Villiger monooxigenasas (BVMO) y monooxigenasas P450 de mamíferos. La investigación en profundidad de la función y la estructura de la enzima permitió realizar progresos básicos en este campo. Se describieron diez enzimas nuevas que se incluyeron en la web pública banco de datos de proteínas . La información obtenida resultó útil para crear un vídeo que mostraba los mecanismos de oxidación selectiva de una enzima a escala atómica. El equipo de OXYGREEN creó una herramienta gratuita en línea llamada MuteinDB que ofrece información global sobre las muteínas (enzimas mutantes). Se logró crear un método para generar y analizar colecciones de enzimas mutantes de alta calidad. Las técnicas desarrolladas son la placa de microtitulación electroquímica para el análisis de monoxigenasas P450, los ensayos acoplados para BVMO y un análisis basado en el producto para KGDO. Además, se perfeccionó la técnica patentada denominada mutagénesis por saturación (de cuatro fases) y la herramienta informática en 3D Mutagenesis Assistant Program . Cabe destacar que se identificaron enzimas mutantes tras el análisis de las familias enzimáticas seleccionadas. Las monooxigenasas P450 generadas presentaron un buen rendimiento en el ámbito industrial y ya se han patentado. La hidroxiprolina es un aminoácido imposible de producir de forma eficaz a escala industrial hasta que se desarrolló el proceso biocatalítico celular con KGDO. Actualmente, se está analizando este bioproceso prometedor y ya se ha realizado la técnica de transferencia. Las BVMO presentan numerosas aplicaciones industriales como la síntesis de ácido 3-hidroxipropiónico, lactonas aromáticas y monómeros de poliamida-9. Se está considerando la posibilidad de solicitar patente para algunas de las BVMO sintetizadas de novo y otras se encuentran ya en el mercado. La información sobre ingeniería enzimática y otras técnicas se encuentra en la página web Oxygreen Services . Las colaboraciones entre el ámbito industrial y académico facilitarán la investigación sobre ingeniería enzimática y garantizarán una rápida comercialización de los productos. Estos bioprocesos sostenibles y rentables obtenidos a partir de recursos renovables permitirán mejorar la competitividad de la Unión Europea en este ámbito. Las posibles aplicaciones de estos resultados son: biocombustibles, textiles, perfumes, fertilizantes, alimentos, aditivos, materiales de envasado y medicamentos.
Palabras clave
Enzima oxidativa, enzima, catalizador, reacción química, química sostenible, biotecnológico, dioxigenasa dependiente de alfa cetoglutarato, Baeyer-Villiger monooxigenasas, P450 monooxigenasas, muteína, hidroxiprolina, poliamida-9
