Una enzima metagenómica de "materia oscura" cataliza la conversión oxidativa de la celulosa

Área de la Ciencia:

• La bioquímica
• Microbiología
• Biotecnología

Sus antecedentes:

• La descomposición de la celulosa es crucial para la conversión de la biomasa, pero es un desafío debido a la estructura compleja de la celulosa.
• Las comunidades microbianas especializadas en la degradación de la lignocelulosa albergan enzimas con aplicaciones biotecnológicas potenciales.

Objetivo del estudio:

• Descubrir nuevas enzimas involucradas en la degradación de la celulosa a partir de ADN microbiano no clasificado.
• Caracterizar la estructura, el mecanismo y el potencial biotecnológico de una metalloenzima de división de celulosa recientemente identificada.

Principales métodos:

• Minería metagenómica de las comunidades microbianas para nuevas enzimas.
• Ensayos bioquímicos para determinar la actividad enzimática y la especificidad del producto (regioselectividad C1, producción de ácido cellobiónico).
• Cristalografía de rayos X para elucidar la estructura de la enzima.
• Ingeniería de Trichoderma reesei para expresar la metalloenzima y evaluar su rendimiento en la biomasa lignocelulósica.

Principales resultados:

• Descubrimiento de una nueva metaloenzima que divide oxidativamente la celulosa a través de un mecanismo de tipo exo con regioselectividad C1.
• El análisis estructural reveló una enzima que contiene cobre con un sitio único de unión a la celulosa y una configuración homodimérica.
• Trichoderma reesei de ingeniería que expresa la liberación de glucosa mejorada por la enzima de la biomasa lignocelulósica pretratada.

Conclusiones:

• La metalloenzima descubierta representa una nueva clase de enzimas redox para la recalcitrancia de la biomasa.
• Esta enzima tiene un potencial biotecnológico significativo para convertir los residuos agroindustriales en bioproductos de valor añadido.
• Los hallazgos contribuyen a una economía biobasada sostenible mediante la mejora de la eficiencia de la conversión de la biomasa.