Identificación de una nueva enzima para la síntesis sostenible de productos de alto valor añadido

Un equipo internacional de investigadores liderado por la Prof. María Jesús Martínez del Centro de Investigaciones Biológicas Margarita Salas (CIB-CSIC) ha identificado y diseñado una nueva enzima, que es capaz de catalizar la unión de un carbohidrato a una gama de sustratos sin precedentes. Este mutante, derivado de una glicosidasa fúngica de Talaromyces amestolkiae, ha sido descrito en una publicación reciente en Nature Communications y el trabajo muestra su potencial para la síntesis sostenible de múltiples glicoconjugados con aplicaciones biotecnológicas inexploradas.

La glicosilación, la reacción que permite la adición de un carbohidrato a un compuesto bioactivo, ha cobrado interés recientemente como estrategia para modificar o mejorar sus propiedades de interés. La química sintética convencional puede catalizar este proceso, pero basándose en procedimientos laboriosos y perjudiciales para el medio ambiente. Las enzimas ofrecen una alternativa verde prometedora para llevar a cabo este procedimiento, pero lamentablemente su implementación a gran escala aún se ve desafiada por una serie de inconvenientes, siendo una de las limitaciones más importantes el estrecho rango de aceptores que los biocatalizadores actualmente conocidos son capaces de glicosilar.

Nieto-Domínguez et al. han identificado y diseñado genéticamente una glicosidasa fúngica de Talaromyces amestolkiae, la Beta-xilosidasa 1 (BxTW1), que corrige este problema ya que la nueva enzima es capaz de glicosilar una gama de aceptores sin precedentes. El nuevo biocatalizador, producido en el CIB, se diseñó combinando el mecanismo de un tipo de mutantes de glicosidasa, descrito por el profesor Stephen Withers (Universidad de British Columbia), con las particulares características estructurales de la familia de glicosilhidrolasas a la que pertenece BxTW1. La plétora de nuevos productos glicosilados ha sido caracterizada (y estructuralmente confirmada) mediante Resonancia Magnética Nuclear, por el grupo de RMN y Reconocimiento Molecular liderado por el Prof. Javier Cañada en el CIB-CSIC.

El resultado del trabajo fue un biocatalizador capaz de utilizar una amplia variedad de aceptores que incluyen antioxidantes vegetales, ácidos grasos cortos, tioles, selenoles, triazoles o compuestos organofosforados. Esta diversidad de sustratos hace posible la síntesis sostenible de una serie prácticamente ilimitada de nuevos glicoconjugados, la mayoría de los cuales tienen un potencial biotecnológico que permanece inexplorado.

El trabajo es el resultado de una colaboración internacional entre el CIB-CSIC y el Instituto de Química Orgánica General (IQOG-CSIC), ambos pertenecientes al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), y la Universidad de British Columbia (UBC).

Este trabajo ha sido financiado por los proyectos RTI2018-093683-Β-I00, RTI2018-094751-B-C22, y PID2019-107476GB-I00, con fondos MCIU/AEI/FEDER y UE, y el S2018/EMT-4459 de la Comunidad de Madrid.

Referencia: Thioglycoligase derived from fungal GH3 β-xylosidase is a multi-glycoligase with broad acceptor tolerance. Nieto-Domínguez M, Fernández de Toro B, de Eugenio LI, Santana AG, Bejarano-Muñoz L, Armstrong Z, Méndez-Líter JA, Asensio JL, Prieto A, Withers SG, Cañada FJ, Martínez MJ. (2020) Nature Commun 11, 4864 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-18667-3. Descarga el PDF aquí.