Las enzimas: un tema candente

La catálisis desempeña una función importante en muchos procesos industriales, al acelerar la velocidad de reacción química mediante la disminución de la cantidad de energía necesaria para que se produzca la reacción. Las enzimas constituyen una prometedora alternativa «ecológica» a los agentes catalizadores sintéticos, si bien se producen muy pocas a escala industrial. Para la industria, sería extremadamente beneficioso encontrar o generar enzimas que fueran estables a temperaturas muy altas.

La búsqueda de enzimas resistentes al calor motivó la puesta en marcha del proyecto financiado con fondos europeos HOTZYME (Systematic screening for novel hydrolases from hot environments). Sus científicos emplearon métodos punteros de cribaje metagenómico para prever la función proteica de los genomas colectivos de distintos microorganismos en su entorno natural. El acervo génico de interés se localizó en microbios que habitan en entornos terrestres cálidos, y en ellos se buscaron hidrolasas, unas enzimas que catalizan la hidrólisis o rotura de una molécula mediante la adición de un hidrógeno y grupos hidroxilo.

Los socios del proyecto observaron una actividad prometedora de degradación enzimática en ciertos aislados obtenidos en ambientes de temperatura elevada. Así, por ejemplo, aislaron una cepa de Thermus capaz de degradar xilanos a altas temperaturas y una Thermoanaerobacter con resistencia a epóxidos. Del muestreo ambiental se obtuvieron dos metagenomas adicionales.

Otros logros destacables son el desarrollo de clasificadores de proteínas y un sistema para el seguimiento de muestras, cepas y bibliotecas. Los investigadores desarrollaron distintos métodos para el cribaje rápido de enzimas lactonasas e hidrolasas. Las enzimas se clonaron y se caracterizaron en cuanto a especificidad de sustrato y actividad funcional. Además, se construyeron ocho bibliotecas de expresión que se sometieron a un cribaje funcional para obtener nuevas hidrolasas.

El consorcio identificó una celulosa nueva que puede emplearse en la producción de bioetanol a partir de biomasa y en la industria de la pulpa de papel. Presenta importantes ventajas ambientales, al sustituir los combustibles fósiles, lo cual a su vez atenúa el incremento de gases atmosféricos de efecto invernadero (y en especial el dióxido de carbono) y mejora la calidad del aire. La proteasa hipertermoestable identificada a partir del novedoso genoma Thermococcus presenta grandes posibilidades para el desarrollo de detergentes y la producción de alimentos para animales.

HOTZYME proporcionó información sobre la existencia de enzimas más eficaces a temperatura elevada que las producidas por hongos para realizar la hidrólisis de celulosa. Además, la inmensa biodiversidad que ha sacado a relucir el consorcio ofrece una reserva muy diversa que seguir aprovechando en el futuro.