S'ha caracteritzat un enzim amb aplicacions industrials provinent d'un bacteri del delta de l'Ebre

Estructura tridimensional de l’enzim Xyn10B amb un substrat de xilà en el centre actiu
Estructura tridimensional de l’enzim Xyn10B amb un substrat de xilà en el centre actiu
Recerca
(08/02/2010)

Lʼús dʼenzims microbians en la indústria és una opció que permet aconseguir processos menys contaminants i més nets. En un treball, publicat a la revista The Journal of Biological Chemistry, els investigadors del Grup dʼEnzims Microbians de la Facultat de Biologia, Óscar Gallardo, F. Javier Pastor i Pilar Diaz, han caracteritzat un enzim degradador del xilà (un component dels vegetals), que prové del bacteri Paenibacillus barcinonensis, un microorganisme aïllat al delta de lʼEbre.

Estructura tridimensional de l’enzim Xyn10B amb un substrat de xilà en el centre actiu
Estructura tridimensional de l’enzim Xyn10B amb un substrat de xilà en el centre actiu
Recerca
08/02/2010

Lʼús dʼenzims microbians en la indústria és una opció que permet aconseguir processos menys contaminants i més nets. En un treball, publicat a la revista The Journal of Biological Chemistry, els investigadors del Grup dʼEnzims Microbians de la Facultat de Biologia, Óscar Gallardo, F. Javier Pastor i Pilar Diaz, han caracteritzat un enzim degradador del xilà (un component dels vegetals), que prové del bacteri Paenibacillus barcinonensis, un microorganisme aïllat al delta de lʼEbre.

Un objectiu dels processos industrials actuals és utilitzar menys energia, generar menys residus i millorar la qualitat dels productes mitjançant l’aplicació de tecnologies sostenibles. En aquest sentit, en el procés de blanqueig del paper, tradicionalment molt contaminant a causa de la producció de residus tòxics derivats de la lignina, s’utilitzen un tipus d’enzims anomenats xilanases. Les xilanases actuen degradant el xilà que atrapa la lignina residual responsable de la coloració fosca de la pasta de paper. L’aplicació d’aquests enzims permet disminuir entre un 20-25 % la quantitat de clor necessària per al blanqueig, amb la consegüent disminució pel que fa a la generació de contaminants organoclorats. Segons F. Javier Pastor, professor del Departament de microbiologia, «l’enzim caracteritzat i millorat per enginyeria de proteïnes en aquest treball (Xyn10B) destaca, d’una banda, per les seves característiques termostables, que el fan més resistent en el procés de blanqueig, i de l’altra, per la millora de l’eficiència catalítica sobre el xilà».

 L’any 1993, aquest grup de recerca va aïllar un bacteri en un arrossar del delta de l’Ebre amb bones propietats degradadores de polisacàrids i lípids. Després d’un llarg procés d’estudi taxonòmic, l’any 2005, es va poder establir que es tractava d’una espècie nova de bacteri, que el grup de recerca del professor Pastor va decidir batejar com a Paenibacillus barcinonensis (Paenibacillus és un gènere conegut dels bacteris, i barcinonensis és el nom que es va consensuar al grup de recerca per a la nova espècie). Es va fer  una genoteca d’aquest bacteri i es va detectar que contenia nombrosos enzims diferents (cel·lulases, xilanases, lipases) amb propietats degradadores. Un dels enzims més interessants és la xilanasa Xyn10B, «ja que és una de les poques xilanases intracel·lulars que s’han trobat fins ara», aclareix Javier Pastor. 

En el treball publicat, s’ha pogut definir un nou tipus d’enzim degradador del xilà, amb unes característiques molt particulars, mitjançant la purificació d’aquest i l’estudi cristal·logràfic de la seva estructura. En una segona part s’han combinat dues mutacions que han permès obtenir un enzim molt estable tèrmicament i més actiu. La tecnologia enzimàtica en l’actualitat s’orienta en la línia de les biorefineries, en què el que es vol és crear un procés integrat que permeti aprofitar els residus vegetals, i en general, tots els components de la biomassa, per a noves aplicacions. Aquesta tecnologia, també permet trobar nous productes de valor afegit a partir del xilà, com ara, l’obtenció de productes prebiòtics per als aliments funcionals, o la despolimerització del xilà per arribar a obtenir bioetanol. En el treball també han participat , entre d’altres, investigadors de l’Institut d’Agroquímica i Tecnologia d’Aliments (València) i de l’Institut de Química-Física «Rocasolano» amb seu a Madrid, instituts del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC).

 

Enllaç a l’article:

Structural Insights into the Specificity of Xyn10B from Paenibacillus barcinonensis and Its Improved Stability by Forced Protein Evolution.

Óscar Gallardo , F. I. Javier Pastor, Julio Polaina, Pilar Diaz, Robert Łysek, Pierre Vogel, Pablo Isorna, Beatriz González i Julia Sanz-Aparicio. The Journal of Biological Chemistry, 22 de gener de 2010. vol.285, pàg. 2721-2733.