Descripción
Las biorrefinerías de lignocelulosa persiguen el uso integral de la biomasa vegetal para producir productos químicos, combustibles y materiales. Aunque las tecnologías de conversión de carbohidratos están bien asentadas, las de procesamiento y recuperación de lignina están considerablemente menos desarrolladas. Las ligninas técnicas, obtenidas como subproductos de la producción de pasta de papel o de biocombustibles celulósicos, se queman para generar energía y sólo un porcentaje mínimo se comercializa. Sin embargo, la revalorización de esta fracción de la biomasa es crucial para la viabilidad económica de las biorrefinerías. La lignina es un gran reservorio de compuestos aromáticos a utilizar como fuente de compuestos químicos de base o ingredientes aromáticos activos, para lo cual hay que desarrollar nuevos procesos (bio)químicos de transformación de este polímero.
Los hongos ligninolíticos y sus enzimas oxidativas son una buena alternativa a los métodos químicos en procesos industriales de despolimerización de lignina. Entre ellos, los basidiomicetos del orden Polyporales, que incluyen la mayoría de las especies degradadoras de madera, se han estudiado exhaustivamente mejorando nuestro conocimiento sobre las oxidorreductasas ligninolíticas. Diferentes estudios han revelado que éstas son los biocatalizadores de elección para la deslignificación de la biomasa vegetal en las biorrefinerías. Sin embargo, los hongos saprótrofos del orden Agaricales, apenas estudiados, también pueden ser una fuente importante de diversas oxidorreductasas con potencial biotecnológico debido a la variedad de estilos de vida que presentan, distinguiéndose 3 grupos ecofisiológicos según el sustrato lignocelulósico degradado (madera, hojarasca o madera enterrada). Debido a esto, iniciamos un proyecto de secuenciación de 32 genomas de Agaricales saprótrofos en colaboración con el JGI del Departamento de Energía de EE UU bajo nuestra coordinación.
El proyecto GENOBIOREF aquí propuesto se centrará en el análisis exhaustivo de éstos y otros genomas de Agaricales para estudiar los sistemas enzimáticos implicados en la transformación de la biomasa vegetal. Este análisis se complementará con estudios secretómicos de especies representativas de los 3 grupos ecofisiológicos mencionados y de sus oxidorreductasas ligninolíticas (peroxidasas y lacasas). Una comparación preliminar entre las enzimas de Agaricales y las típicas de Polyporales ha sugerido la existencia de nuevas familias de oxidoreductasas ligninolíticas, cuya posterior caracterización arrojará luz sobre el papel de estos hongos en el ciclo del carbono y proporcionará la base para el diseño de nuevos biocatalizadores. En primer lugar, la caracterización exhaustiva de las nuevas enzimas (tras su expresión heteróloga y purificación) nos permitirá avanzar en el conocimiento básico de peroxidasas y lacasas, y revelará las de mayor potencial como biocatalizadores. A continuación, si es necesario, se mejorará su estabilidad y/o actividad catalítica mediante evolución dirigida o diseño racional para ajustar las propiedades de la enzima a las condiciones de aplicación, mejorando así la eficiencia del biocatalizador. Por último, las nuevas enzimas se valuarán individualmente en reacciones de acoplamiento oxidativo para valorizar ligninas técnicas, o como parte de un sistema ligninolítico mínimo generado in vitro (diseñado durante el proyecto) para la despolimerización de la lignina hasta monómeros simples.
Miembros