Modulación de la epoxidación de ácidos grasos frente a la hidroxilación por la enzima peroxigenasa

Investigadores del grupo de Biotecnología para la Biomasa Lignocelulósica del CIB, en colaboración con el grupo de Materiales Lignocelulósicos de Interés Industrial del IRNAS, han sido capaces de modular por primera vez la actividad catalítica de una peroxigenasa fúngica mediante diseño racional, usando un sistema de expresión en Escherichia coli desarrollado por el grupo. Los resultados de este trabajo han sido publicados en la revista ACS Catalysis y fueron obtenidos en el marco del proyecto europeo SusBind (https://susbind.eu), cuyo objetivo es el de sustituir los componentes aglutinantes a base de gasolina y potencialmente tóxicos por compuestos de base biológica en la fabricación de tableros y muebles (en colaboración con IKEA, entre otros socios).

Las peroxigenasas inespecíficas (UPO) son homólogos de las monooxigenasas del citocromo P450 secretados por hongos presentes en la mayoría de las células vivas. Aunque filogenéticamente no están relacionados, ambos tipos de enzimas pueden realizar reacciones selectivas de oxigenación. Sin embargo, las peroxigenasas presentan varias ventajas clave sobre las P450 para aplicaciones biotecnológicas, ya que son mucho más estables y requieren solo peróxido como receptor de electrones y fuente de oxígeno, en contraste con la completa maquinaria celular de reacción necesaria con las P450.

La hidroxilación y la epoxidación se encuentran entre las principales reacciones catalizadas por los UPO. Recientemente, se ha descubierto que algunos UPO fúngicos, como la enzima producida por el basidiomiceto Marasmius rotula (MroUPO), epoxidizan lípidos insaturados, una reacción que podría ser la alternativa de elección en la producción de epóxidos de ácidos grasos industriales, de interés para el producción de una variedad de productos químicos e intermedios, incluidos componentes adhesivos y aglutinantes, entre otros.

En este trabajo, los autores expresaron MroUPO como una enzima activa en E. coli. Luego, guiados por simulaciones computacionales de la difusión y unión del sustrato en el sitio activo de la estructura cristalina, pudieron diseñar rMroUPO para ajustar sus actividades epoxidizantes frente a hidroxiladoras en ácidos grasos mono y poliinsaturados (18 carbonos), un aspecto importante para producir compuestos reactivos de interés industrial.

Referencia: Modulating Fatty Acid Epoxidation vs Hydroxylation in a Fungal Peroxygenase. Carro J, González-Benjumea A, Fernández-Fueyo E, Aranda C, Guallar V, Gutiérrez A, Martínez AT [2019] . ACS Catal. 9: 6234-6242. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.9b01454