Biosíntesis de poli(6-hidroxihexanoato) [policaprolactona] utilizando un sistema sintético de polihidroxialcanoato...

Área de la Ciencia:

• Biotecnología
• Ciencia de polímeros
• Biología sintética

Sus antecedentes:

• La policaprolactona (PCL) es un poliéster biodegradable con propiedades deseables, pero su síntesis química implica catalizadores metálicos, lo que plantea preocupaciones ambientales.
• El desarrollo de métodos de producción sostenibles y libres de metales para PCL es crucial para su adopción más amplia como alternativa a los plásticos convencionales.

Objetivo del estudio:

• Establecer un método biológico para la síntesis de homopolímero y copolímeros de policaprolactona (PCL).
• Diseñar y utilizar una nueva polihidroxialcanoato sintasa para la producción de PCL en Escherichia coli.
• Demostrar la viabilidad de la síntesis de PCL libre de metales utilizando enzimas modificadas.

Principales métodos:

• Se modificó una polihidroxialcanoato sintasa artificial (FcPhaC4) utilizando un algoritmo de diseño de consenso completo para mejorar la estabilidad y la especificidad del sustrato.
• Se expresó FcPhaC4 en Escherichia coli y se cultivaron las bacterias con suplementación de 6-hidroxihexanoato (6HHx) para la síntesis de PCL.
• Se confirmó la estructura de PCL mediante RMN de ¹H/¹³C y espectrometría de masas MALDI-TOF; se evaluó la actividad enzimática mediante ensayos in vitro.

Principales resultados:

• Se sintetizó con éxito homopolímero de PCL utilizando E. coli modificado que expresa FcPhaC4 y suplementado con 6HHx.
• Se identificó un mutante F313Y de FcPhaC4 que mejoró aún más el rendimiento de PCL.
• Se produjeron copolímeros aleatorios de P(3-hidroxibutirato-co-6HHx) con composiciones monoméricas controladas.
• Se demostró que FcPhaC4 y su mutante exhiben actividad hacia 6HHx-CoA como único sustrato, lo que permite la síntesis de homopolímero de PCL.

Conclusiones:

• FcPhaC4 es la primera enzima reportada capaz de sintetizar biológicamente homopolímero de PCL.
• Este sistema de polihidroxialcanoato sintasa modificado proporciona una alternativa sostenible y libre de metales para la producción de PCL.
• El método desarrollado permite la síntesis de homopolímeros de PCL y copolímeros de P(3-hidroxibutirato-co-6HHx) con composiciones ajustables.