Investigan usos potenciales de enzimas

Por Felipe Sánchez Banda

Saltillo, Coahuila. 8 de marzo de 2017 (Agencia Informativa Conacyt).- Con el objetivo de impulsar y optimizar el desarrollo de diversos productos del sector industrial, científicos del Departamento de Investigación en Alimentos (DIA) en la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Autónoma de Coahuila (Uadec) identifican, obtienen y estudian distintos tipos de enzimas con la finalidad de explotar todo su potencial.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt, la doctora Adriana Carolina Flores Gallegos, profesora investigadora del DIA de la Facultad de Ciencias Químicas en la Uadec explica las investigaciones que la institución realiza en torno a las enzimas, así como su importancia y potencial científico e industrial.

Agencia Informativa Conacyt (AIC): ¿Qué es una enzima?

Adriana Carolina Flores Gallegos (ACFG): Una enzima la podemos definir como una molécula de naturaleza proteica que tiene la capacidad de catalizar reacciones químicas, es decir es una proteína que tiene la capacidad de aumentar la velocidad con que sucede una reacción química que energéticamente es posible en la naturaleza, pero con mayor velocidad. 

AIC: ¿Cuál es su importancia científica?

ACFG: Las enzimas están presentes en todos lados y en todos los organismos, son importantes en la ciencia tanto en el área de la salud, farmacología, alimentos, en el área de la síntesis, en muchas otras. Son relevantes precisamente por lo que hemos mencionado en su definición, que catalizan o aceleran las reacciones químicas; en la industria es muy importante esto debido a que disminuyen los tiempos o los pasos que se tienen que seguir para obtener algún producto, las enzimas principalmente actúan sobre una molécula que se llama sustrato y el resultado de esta reacción son los productos que interesan en la industria y en la ciencia para diversos fines.

AIC: ¿Qué investigaciones relacionadas con este tema realizan en el DIA?

ACFG: Nosotros hemos trabajado ampliamente en el estudio de las enzimas. Particularmente con enzimas para la producción de oligosacáridos que pueden ser empleados como aditivos en alimentos, estos con características que les permiten incluirse en lo que se conoce como alimentos funcionales debido a que actúan como prebióticos. Estos oligosacáridos, además, poseen algunas otras capacidades e incluso se pueden utilizar como endulzantes alternativos en la industria de los alimentos.

También se ha trabajado arduamente con la búsqueda de enzimas que puedan tener capacidades superiores a las que actualmente se encuentran en uso, como las enzimas termoestables, es decir, enzimas que se puedan trabajar a temperaturas más elevadas para optimizar los procesos en la industria.

Se ha trabajado con la exploración del potencial que tienen microorganismos aislados de ambientes extremos para la producción de diversas enzimas, por ejemplo se ha investigado con xilanasas, tanasas, invertasas y estamos trabajando con otra enzima que es la fructosiltransferasa, para la obtención de oligosacáridos y dar un valor agregado a productos que actualmente se comercializan.

Estas enzimas han demostrado que tienen la habilidad, por ejemplo, de trabajar en rangos amplios de pH, lo que es sumamente relevante para el funcionamiento de una enzima. Una de las grandes limitantes que tienen las enzimas es que requieren de un pH, una temperatura en particular para funcionar. Por lo tanto, si estas pueden adaptarse a diferentes pH y a diferentes temperaturas pues es más fácil su manejo.

Otra cosa muy importante es que se investiga en la cuestión molecular, se caracteriza, no solo se evidencia que el hongo o bacteria es capaz de producir las enzimas, sino vamos también a la búsqueda de los genes que codifican para esta enzima con la intención de poder llevar a cabo la expresión de estas enzimas en otros sistemas optimizados, es decir, que reduzca los tiempos de producción o que simplifique los procesos de purificación de las enzimas.

Las enzimas en realidad pueden tener aplicaciones en muchas áreas y aquí las enfocamos en la industria de los alimentos para la mejora de los procesos, darles valor agregado y en la generación y aplicación de alimentos funcionales. 

AIC: ¿Qué resultados han obtenido hasta el momento?

ACFG: Los estudios que realizamos aquí en el departamento se centran mucho en la producción de enzimas por parte de los microorganismos. Dentro de estos estudios hemos encontrado microorganismos que tienen la capacidad de producir enzimas que trabajan en rangos elevados de temperaturas en comparación con lo que se encuentra reportado en la literatura, además hemos logrado trabajar también con microorganismos, particularmente con hongos de géneros que no se había descrito como capaces de producir esas enzimas o que existen muy pocos reportes al respecto.

Particularmente he trabajado con la inulinasa de un hongo del género Rhizopus y la mayoría de los trabajos versan sobre otro tipo de hongos que son Aspergillus o Penicillium y la enzima producida por este hongo en particular ha demostrado que tiene la capacidad de trabajar a temperaturas muy superiores a las que actualmente trabajan las otras enzimas.

Hemos logrado secuenciar, en lo particular, el gen que codifica para esta enzima la inulinasa y otros compañeros también han trabajado con el gen de la tanasa y de la invertasa, en algunos casos logrando ya la expresión en sistemas recombinantes.

Actualmente también trabajamos con la pectinmetilesterasa, esto para mejorar la textura del chile jalapeño. Son enzimas que tienen una gran aplicación en diversas áreas, también hemos trabajado con enzimas para la producción de antibióticos como son los betalactámicos.

Trabajamos con la búsqueda de sustratos más económicos para la producción de estas enzimas para la disminución de costos en la industria. 

AIC: ¿En qué áreas podrían tener aplicación?

ACFG: En el caso de la inulinasa, esta puede aplicarse en la industria de la confitería, de los dulces donde pueda usarse para la producción de endulzantes alternativos, pero las inulinasas también pueden utilizarse para la producción de biocombustibles porque, a través de su mecanismo de acción, se pueden obtener azúcares fermentables que son directamente utilizados para la producción del bioetanol.

En el área de la farmacología, para el caso de la penicilin acilasa; en el área de los alimentos para el desarrollo de alimentos funcionales, particularmente a través de la generación de carbohidratos que funcionen como fibra dietética.

Tenemos otras como las xilanasas, a partir de microorganismos que tienen una gran tolerancia a concentraciones altas de sal, aislados de suelos de la región y estas también tienen aplicación para la producción de salsas de pescado, en la industria del papel o en las industrias de los detergentes. 

AIC: ¿Cuál es el futuro de estos proyectos?

ACFG: Nosotros seguimos en la búsqueda, en la exploración de microorganismos como fuente de potencial de enzimas de interés en la industria, seguimos explorando la amplia biodiversidad en cuanto a la microbiología de la región y su adaptación a las características tan peculiares que existen como la sequía, la alta salinidad o la resistencia a cambios tan bruscos de temperatura; además de la caracterización de los genes que son capaces de producir las enzimas de estos microorganismos y el paso final es llegar hasta la producción de estas enzimas de manera recombinante.

Hemos trabajado con diversas enzimas, pero aún no llegamos hasta este paso, ese también es un reto importante para lograr implementar estas enzimas en la industria. 

 

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