Evolución de las enzimas que degradan la lignina desde el Jurásico hasta nuestros días

El origen de la degradación biológica de la lignina se produjo en el Carbonífero tardío, hace 300 millones de años, con la aparición de la primera peroxidasa ligninolítica en el antepasado común de los Agaricomicetos. Estas enzimas proporcionaron a los primeros hongos ligninolíticos la capacidad de atacar la biomasa lignocelulósica de las plantas vasculares, permitiendo el reciclaje de carbono en los ecosistemas terrestres.

En un reciente artículo publicado en Biotechnol. Biofuels, el grupo liderado por Ángel T. Martínez, con la participación de Iván Ayuso-Fernández y Francisco Javier Ruiz-Dueñas, del Centro de Investigaciones Biológicas ha recreado la posterior evolución de las peroxidasas ligninolíticas en los Polyporales, un orden de basidiomicetos que apareció hace unos 150 millones de años y donde se incluyen la mayoría de los hongos actuales que degradan la madera. Para ello, se han reconstruido y resucitado las principales formas intermedias en la ruta evolutiva que condujo a las peroxidasas ligninolíticas más eficientes que existen actualmente en la naturaleza.

El estudio estructural-funcional de estas peroxidasas ancestrales ha permitido entender cómo adquirieron la capacidad de degradar la lignina y cómo esta capacidad mejoró con el tiempo debido a la sucesiva aparición/desaparición de sitios catalíticos en su arquitectura molecular, y a su adaptación a las condiciones ácidas en las que el proceso de ligninolisis tiene lugar en la naturaleza.

Este estudio demuestra que los cambios en la actividad catalítica y la estabilidad experimentados por estas enzimas en los últimos 150 millones de años, desde el Jurásico hasta la actualidad, ha representado una exploración evolutiva en busca de la formas más eficientes de degradar el polímero de lignina. Además, proporciona enzimas ancestrales con un potencial interés biotecnológico (debido a su estabilidad y potencial capacidad de evolución) para la producción sostenible de combustibles y productos químicos en una economía basada en la biomasa.

Referencia: Experimental recreation of the evolution of lignin-degrading enzymes from the Jurassic to date. Iván Ayuso-Fernández, Angel T. Martínez and Francisco J. Ruiz-Dueñas. Biotechnol. Biofuels, 2017, 10:67. doi: 10.1186/s13068-017-0744-x