Sistemas Microbianos e Ingeniería de Proteínas

El crecimiento y diversificación de las líneas de investigación del grupo "Biotecnología para biomasa lignocelulósica" ha llevado a la creación de este nuevo grupo, vertebrado en torno a dos líneas principales, cuyo objetivo es estudiar la bioconversión de residuos con enzimas o células microbianas. Las Dras. Mª Jesús Martínez y Alicia Prieto lideran estudios sobre hidrolasas implicadas en la degradación y transformación de carbohidratos y lípidos de la pared celular vegetal. Por otro lado, el Dr. Jorge Barriuso ha iniciado una prometedora línea de investigación centrada en el uso de hongos, bacterias o consorcios microbianos, explorando la formación de biofilms y la cooperación entre especies mediada por quorum sensing.

Desde los pilares de la ciencia básica, nuestro grupo quiere contribuir al establecimiento de bioprocesos limpios basados en el aprovechamiento de materias primas secundarias, p. ej., residuos agroindustriales y plásticos, para el desarrollo sostenible. Con nuestra investigación queremos ayudar a disminuir el consumo de recursos fósiles y el calentamiento global, al desarrollo de bioprocesos limpios y no contaminantes, y al aprovechamiento y reutilización de residuos de acuerdo con los conceptos de biorrefinería y de economía circular.

La dilatada experiencia del grupo en el descubrimiento y caracterización molecular, bioquímica y cinética de hidrolasas fúngicas nativas y recombinantes ha permitido mejorar sus propiedades catalíticas, mediante ingeniería de proteínas, para aplicaciones concretas. En cuanto al uso de microorganismos en biotransformaciones complejas, tras seleccionar estirpes concretas en función de su arsenal enzimático y metabólico, se analiza su capacidad para degradar diversos sustratos y producir compuestos de valor añadido, establecer consorcios, formar biofilms catalíticos y establecer relaciones de cooperación mediante mecanismos de quorum sensing. El estudio individual y pormenorizado de estos aspectos es crucial para encontrar soluciones biotecnológicas a algunos de los grandes desafíos sociales a los que nos enfrentamos.

En todos nuestros proyectos, la biocatálisis pretende reemplazar procesos contaminantes, produciendo, en algunos casos, compuestos imposibles de obtener químicamente, contribuyendo al desarrollo de procesos sostenibles. Las aplicaciones más relevantes están relacionadas con la producción enzimática de biocombustibles de segunda y tercera generación, y de productos de valor añadido como oligosacáridos prebióticos, derivados bioactivos de lípidos o azúcares, aromas y saborizantes. Entre los hallazgos más recientes, destacar la producción de bioplásticos (PHAs) a partir de residuos lignocelulósicos utilizando consorcios microbianos, lo que dio lugar a una patente, transferida a la empresa, y a la creación de la spin-off Microbial Biosystems S.L.

El grupo participa además en dos Plataformas Temáticas Interdisciplinares (PTI) del CSIC: i) "Plásticos Sostenibles para una Economía Circular" (SusPlast), iniciada en marzo de 2019, cuyo objetivo es desarrollar actividades de investigación e innovación, enfocadas hacia procesos de producción de plásticos y su reciclaje. En este sentido, varios proyectos vigentes abordan la producción de bioplásticos (PLA, PHAs, PEF) a partir de fuentes renovables y la degradación eficiente de plásticos convencionales (PE, PET) mediante estrategias biotecnológicas; ii) PTI+TransEner (Programa de Producción de Energía e Hidrógeno Verde) que, en colaboración con el sector industrial, desarrollará conocimiento que impulse la transición energética. Esta nueva plataforma pretende dar un salto, cualitativo y cuantitativo, en la capacidad que posee el CSIC para el desarrollo de tecnologías de producción de biocombustibles renovables y sostenibles para el transporte marítimo y aéreo. En el marco de esta plataforma se construirá en el CIB una planta para producir, a escala piloto, etanol de segunda generación a partir de residuos lignocelulósicos.

También participamos en la infraestructura de investigación europea IBISBA, cuyo objetivo es dar acceso a una red de laboratorios que aceleren la implantación de la Biología Sintética y la Biotecnología Blanca en el desarrollo de bioprocesos industriales, y representa la fase preparatoria de una ESFRI europea.

Estructura cristalográfica de una esterol esterasa/lipasa versátil fúngica que cataliza eficientemente reacciones de esterificación y transesterificación