La aplicación de enzimas naturales en la industria
A pesar de que la biorremediación sirve para tratar derrames de petróleo, disolventes clorados y pesticidas, hay muchos compuestos que son resistentes a la degradación. Se diseñaron diferentes tipos de enzimas mejoradas con el material genético obtenido en el marco del proyecto financiado por la Unión Europea «Metagenomics for bioexploration - Tools and application» (METAEXPLORE). En particular, los investigadores trabajaron con las moléculas resistentes quitina y lignina. Los materiales de origen antropogénico incluyen compuestos orgánicos y halogenados y compuestos xenobióticos que no forman parte de sistemas biológicos, como por ejemplo los herbicidas. Tras un estudio preliminar de un gran número de hábitats terrestres y acuáticos con herramientas diseñadas para tal fin, se clonaron y seleccionaron enzimas prometedoras provenientes de entornos seleccionados. Se produjeron nueve genotecas metagenómicas a partir de los hábitats naturales seleccionados. Se desarrolló una plataforma informática (MetaSAMS) con métodos de búsqueda, mapeo y herramientas genómicas para el análisis comparativo de la información metagenómica. Todos los centros de almacenamiento de datos contienen recursos genéticos en forma de genes funcionales y operones para futuros estudios. A nivel industrial fue necesario encontrar nuevas enzimas con mejores propiedades, como pueden ser las quitinasas, lacasas/ligninasas y deshalogenasas aeróbicas y anaeróbicas. Otra familia de enzimas de interés fue la de las enzimas transferasas beta amino, las cuales participan en la producción de muchos compuestos farmacéuticos. Una gran proporción de las secuencias de genes que codifican para las enzimas se encuentran en un elemento genético móvil de los microbios, el mobiloma. Tras caracterizar la estructura, función y expresión enzimática en hospedadores adecuados, se utilizó evolución dirigida para mejorar las actividades de las enzimas idóneas para su aplicación industrial. Se espera que los resultados del proyecto contribuyan significativamente a la sostenibilidad y los objetivos ambientales de la Unión Europea. Es necesario disponer de materia prima alternativa como fuente de energía y de formulaciones químicas para el futuro. Los materiales residuales resistentes como la lignina y la quitina contienen muchos elementos básicos para la producción química. Desechar residuos es un proceso costoso que plantea muchos retos para la salud pública y el medio ambiente. Además de preservar la naturaleza de forma natural, la biorremediación es un proceso de bajo consumo energético para la descontaminación del agua y los suelos. Para asegurar la sostenibilidad es fundamental disponer de biocatalizadores innovadores, pues se utilizan muy numerosas reacciones catalíticas en el sector industrial.
Palabras clave
Enzima, degradación, resistente, metagenómica, bioexploración