Dij12092021

Darrera actualitzacióDij, 02 Des 2021 2pm

Back Estàs aquí:Inicio Biologia i biomedicina Ofertes tecnològiques Un enzim sorprenent obtingut per evolució dirigida

Un enzim sorprenent obtingut per evolució dirigida

Investigadors del CSIC han desenvolupat un enzim lacasa que pot usar-se en aplicacions tan dispars com una biopila de combustible, en la detecció d'oxigen, en bioremediació o al blanqueig ecològic de la pasta del paper.

 

L'enzim és tolerant a la sang, de forma que es pot incorporar en implants biomèdics. També es pot fer servir en biopiles de combustible, com a sensor, en bioremedicació o en el balnqueig de paper. Els enzims lacases d'alt potencial redox (o d'alta capacitat òxid-reductora) es troben de forma natural en fongs de podridura blanca. Estan considerats com els biocatalitzadors ecològics del futur, ja que poden oxidar centenars de compostos utilitzant l'oxigen de l'aire i alliberant aigua com a únic subproducte. No obstant això, són enzims que en condicions naturals es troben en entorns amb un pH molt àcid, cosa per la qual no funcionen a pH neutre o lleugerament alcalí. Això fa impossible la seva aplicació en diferents sectors biotecnològics que cobreixen des de la biomedicina a la descontaminació ambiental.

A l'Institut de Catàlisi i Petroleoquímica del CSIC han desenvolupat un enzim lacasa mitjançant evolució molecular dirigida, una metodologia que implica introduir mutacions aleatòries i recombinacions en el gen de l'enzim per després sotmetre'l a pressions selectives escollides pel científic. És com reproduir el procés d'evolució natural en una proveta i dirigir-la cap a fites  no plantejades en entorns naturals.

Miguel Alcalde, científic del CSIC i responsable de la investigació comenta: "Després de diversos cicles d'evolució al laboratori es va obtenir una nova enzim lacasa que es mostrava activa a un pH lleugerament alcalí i amb una alta concentració de sals, que són les condicions que es donen en sang i plasma humà, amb les quals normalment les lacases fúngiques no són funcionals ".

S'ha obtingut per evolució dirigida, que és com reproduir i forçar el procés d'evolució natural en una proveta

Amb l’enzim s'està desenvolupat una primera aplicació: una biopila (o pila biològica) que consta d'un càtode format per l'enzim lacasa mutant i un ànode format per un altre enzim. En aquesta bateria, l'enzim lacasa és capaç de prendre els electrons procedents de l'ànode, on una altra enzim oxida la glucosa de la sang. Així es produeix un corrent elèctric continu que podria alimentar petits dispositius incloent biosensors. La biopila s'ha implementat en un nanodispositiu implantable per a la detecció de diferents metabòlits en sang, com glucosa i oxigen, i s'ha desenvolupat en el marc del projecte 3D-nanodevice del VII Programa Marc de la Unió Europea.

Aplicacions

L'enzim mutant també es pot utilitzar en biosensors per detectar oxigen en fluids fisiològics humans, a mesura que el consumeix, apunta Miguel Alcalde. Una altra aplicació interessant està en la indústria paperera. En condicions naturals, aquests enzims estan implicades en la degradació de la lignina de la fusta en ambients molt àcids. L'enzim modificat podria ser usat per degradar la lignina en diferents etapes del procés de blanqueig de la pasta de paper, amb un pH neutre. També es pot aplicar en processos de bioremediació, ja que l'enzim lacasa pot degradar hidrocarburs aromàtics policíclics (HAP), contaminants derivats de la combustibles fòssils.

L'enzim lacasa s'expressa funcionalment en els llevats Saccharomyces cerevisiae i Pichia pastoris, el que permet la seva producció en suficient quantitat. L'enzim ha estat patentat pel CSIC. Actualment es busquen empreses interessades en desenvolupar i comercialitzar dispositius que continguin aquesta nova lacasa mutant, sota llicència de patent.

El treball va ser publicat a la revista Chemistry & Biology (Maté et al. 2013 20: 223-231).

 

Contacte:

Sara Junco Corujedo
Instituto de Catálisis y Petroleoquímica del CSIC
Tel.:  34 - 91 585 46 33
Aquesta adreça de correu-e està protegida dels robots de spam.Necessites Javascript habilitat per veure-la.