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Nuevas enzimas para obtener productos cosméticos ecológicos

La industria cosmética necesita tecnologías más sostenibles, ecológicas y rentables. Para tal fin, el proyecto OPTIBIOCAT identificó nuevas enzimas de bacterias y hongos que pueden producir compuestos con actividad antioxidante.
Nuevas enzimas para obtener productos cosméticos ecológicos
Los procesos de síntesis química empleados actualmente en la fabricación de productos cosméticos adolecen de diferentes inconvenientes como, por ejemplo, efectos secundarios no deseados y el requisito de unas condiciones de reacción química fuertes. Por tanto, existe un consenso generalizado con respecto a la necesidad de desarrollar procesos industriales de bioconversión basados en enzimas con un menor impacto ambiental.

Las enzimas feruloil esterasas (FAE) y glucuronil esterasas (GE) se conocen comúnmente por su capacidad natural para descomponer la lignocelulosa, el principal componente de la biomasa vegetal. Además, pueden catalizar la síntesis de una gran variedad de moléculas bioactivas con propiedades interesantes, especialmente antioxidantes, con aplicaciones en las industrias alimentaria, farmacéutica y cosmética.

Los investigadores del proyecto financiado con fondos europeos OPTIBIOCAT se propusieron identificar nuevas enzimas para la producción de moléculas con actividad antioxidante para la industria cosmética. «Nuestro objetivo era buscar nuevas enzimas en hongos y bacterias con funciones mejoradas y respetuosas con el medio ambiente», explica Vincenza Faraco, coordinadora del proyecto.

Diseñar nuevas enzimas

Se desarrolló un catálogo imponente de nuevas enzimas, incluidas más de 550 GE novedosas y quinientas FAE potenciales, que se identificaron mediante análisis bioinformáticos de los genomas de hongos y bacterias. Los investigadores secuenciaron y anotaron el genoma de cinco especies diferentes de levadura, lo que permitió identificar nuevas FAE y GE, así como otras enzimas relacionadas con la degradación de biomasa.

OPTIBIOCAT fue un paso más allá al diseñar FAE y GE mutantes a partir de las nuevas enzimas descubiertas durante el proyecto. La idea era mejorar la eficacia de la fermentación/producción y estabilizar tanto las formulaciones enzimáticas como las etapas de la biocatálisis. Además, a partir de tres FAE conocidas ya disponibles y empleando la técnica de la mutagénesis aleatoria, se expresaron más de 60 000 variantes de evolución dirigida de estas enzimas en levadura. Seguidamente, se seleccionaron variantes mejoradas con una mayor estabilidad funcional, resistencia térmica, rendimiento y productividad usando estaciones de trabajo automatizadas.

«Estas bibliotecas de miles de variantes enzimáticas constituyen una fuente que los socios de OPTIBIOCAT pueden seguir analizando en busca de otras propiedades relacionadas con aplicaciones que van más allá de los objetivos del proyecto», añade la profesora Faraco. Para validar los candidatos más prometedores a escala industrial, los investigadores los produjeron en hongos y levaduras huéspedes. Tras la optimización de las condiciones, obtuvieron un rendimiento de producción de hasta veinte litros.

Ampliar el catálogo de compuestos antioxidantes

Al mismo tiempo, los investigadores emplearon dos de las mejores enzimas candidato para elaborar y caracterizar una biblioteca con más de trescientos compuestos nuevos. Entre los compuestos identificados se encontraban ésteres con actividad antioxidante, una propiedad que hace que estos compuestos sean capaces de agregar un valor adicional a las formulaciones empleadas en la industria cosmética. Las pruebas «in vitro» posteriores de algunos de estos compuestos para la irritación de la piel corroboraron su perfil de seguridad para su uso en productos cosméticos. Sin embargo, se requieren más pruebas de compuestos para validar sus potenciales efectos cosméticos.

En conjunto, el proyecto OPTIBIOCAT mejora las capacidades de síntesis de las FAE y las GE, optimizando a la vez las reacciones de bioconversión. Es más, respalda un cambio hacia los procesos enzimáticos en detrimento de los procesos químicos que, además, se traduce en una reducción de la experimentación animal, con repercusiones socioeconómicas obvias.

La profesora Faraco afirma: «El impacto del estudio va más allá de la fabricación de productos cosméticos con ingredientes naturales. El acervo de conocimientos proporcionado por este proyecto se puede aprovechar en servicios futuros o en productos acordes con las estrategias individuales de desarrollo de los socios industriales». Teniendo en cuenta el mercado de valor de miles de millones de las enzimas y los compuestos antioxidantes industriales, los productos de OPTIBIOCAT se comercializarán sin duda rápidamente.

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Palabras clave

OPTIBIOCAT, antioxidante, productos cosméticos, feruloil esterasa (FAE), glucuronil esterasa (GE)
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