Enzimas provenientes de la Antártida ahora tienen aplicación industrial

Levaduras halladas en el Polo Sur pueden producir proteasas de interés económico y aplicaciones en distintos segmentos industriales, según sugiere un estudio

Por Fabio Reynol

Agência FAPESP – La fabricación de detergentes, cosméticos, alimentos, medicamentos y muchos otros productos químicos depende de procesos ejecutados por enzimas, compuestos orgánicos que catalizan y hacen posibles diversas reacciones químicas. Entre las enzimas de interés industrial, las más utilizadas son las proteasas, que responden por el 60% del mercado mundial de enzimas.

Una estrategia destinada a descubrir nuevos compuestos consiste en buscar en ambientes de clima extremo los microorganismos que las producen, los llamados “extremófilos”. Por este motivo, el grupo coordinado por la profesora Maria das Graças de Almeida de Felipe, de la Escuela de Ingeniería de Lorena de la Universidad de São Paulo (EEL-USP), puso en marcha en marzo de 2012 el proyecto “Establecimiento de condiciones de cultivo de levaduras aisladas de la Antártida con miras en la producción de proteasas”, que se culminó este año y contó con el apoyo de la FAPESP en la modalidad Ayuda a la Investigación – Regular.

“Teníamos como expectativa que esos microorganismos hallados en condiciones extremas, restrictivas en lo que hace al clima, pudiesen producir enzimas con características especiales para su uso en bioprocesos industriales”, dijo Almeida de Felipe.

Esos hongos del Polo Sur estaban almacenados en la Colección Brasileña de Microorganismos de Ambiente e Industria perteneciente al Centro Pluridisciplinario de Investigaciones Químicas Biológicas y Agrícolas de la Universidad de Campinas (CPQBA-Unicamp).

Todo el material, que reúne alrededor de 350 hongos, forma parte de un proyecto anterior, intitulado “Exploración biotecnológica de hongos derivados de la Antártida”, coordinado por la profesora Lara Durães Sette, del Instituto de Biociencias de la Universidade Estadual Paulista (IB-Unesp), campus de Rio Claro (interior de São Paulo).

En el marco del primer proyecto se había dado inicio a un estudio destinado a explorar otras enzimas además de las proteasas producidas por los hongos de la Antártida. El trabajo del equipo de Sette se extendió desde 2011 hasta 2013, y apuntó que podría haber allí varias enzimas de gran interés industrial.

Las proteasas no son solamente importantes como catalizadores biológicos, pues también componen las fórmulas de detergentes, aromatizantes y otros productos de la química fina, de acuerdo con la investigadora de la USP. “Los microorganismos antárticos pueden no ser oriundos de aquel continente: puede ser que, una vez que llegaron allá, se adaptaron a las condiciones climáticas y geográficas extremas”, dijo Almeida de Felipe.

Por este motivo, el equipo esperaba que produjesen moléculas con características especiales, tales como proteasas altamente estables, a punto tal de mantenerse en actividad en un amplio rango de temperatura, lo que redundaría en aplicaciones en una extensa gama de sectores industriales.

El equipo de Almeida de Felipe utilizó un conjunto de 99 levaduras con potencial de producción de proteasas de la colección de hongos del CPQBA. Este material fue enviado al campus de la USP de Lorena, para efectuar los cultivos en laboratorio. Entre las 99 muestras, 14 presentaron un halo alrededor de la colonia cuando se las puso en contacto con leche. La presencia del halo indicaba la degradación de las proteínas de la leche y, por ende, la presencia de proteasas.

De las 14 levaduras productoras, una llamó la atención de los investigadores debido a su productividad: la Rhodotorula mucilaginosa. Los ensayos taxonómicos que identificaron al microorganismo se llevaron a cabo simultáneamente al proyecto coordinado por Sette.

“Sabíamos que teníamos en manos microorganismos de la Antártida y también de qué lugares se los había extraído, pero no sabíamos cuáles eran, por eso el trabajo taxonómico tuvo que realizarse a la par”, dijo Almeida de Felipe.

La especie hallada produce una molécula de alta calidad que se mostró estable en una amplia variación de temperatura, lo que evitaría pérdidas en un proceso industrial en caso de corte de energía eléctrica, por ejemplo.

Otras enzimas, cuando se las somete a pequeñas variaciones de temperatura, terminan sufriendo una pérdida de la actividad enzimática, de acuerdo con la investigadora de la USP.

La levadura seleccionada registra su actividad máxima a una temperatura de 50° C y con pH 5, lo que refuerza la hipótesis de que esos microorganismos no son naturales de la Antártida; por ende, desarrollan estrategias de adaptación.

El pigmento anaranjado

Otro subproducto de la Rhodotorula es un pigmento anaranjado, lo que motivó la continuación de las investigaciones tendientes a evaluar la producción de esTa molécula y sus posibles aplicaciones.

El grupo de investigación cree que la misma puede servir de base para una gran variedad de bioproductos que van desde los biocolorantes, sustitutos de los colorantes sintéticos, hasta los biosurfactantes, agentes capaces de alterar las propiedades de la superficie de un líquido.

El pigmento llega a cambiar de color con el cambio de temperatura, lo que abre un vasto campo potencial de aplicación, como por ejemplo su empleo como biosensor de temperatura.

Esta investigación sobre proteasas estuvo a cargo de la doctoranda Luciana Cristina Silveira Chaud, y resultó en la tesis intitulada “Establecimiento de condiciones de cultivo de levaduras aisladas en la Antártida con miras a la producción de proteasas”, defendida el 8 de agosto de 2014 en la EEL-USP y dirigida por Almeida de Felipe.

“El tribunal de tesis también se percató del potencial de la proteasa descubierta y sugirió la continuidad de las investigaciones, incluso con análisis genéticos de los microorganismos”, dijo la profesora.

Para continuar los trabajos, se inició en abril de 2014 el proyecto intitulado “La biotecnología marina y la Antártida: enzimas microbianas y sus aplicaciones”, coordinado por Durães Sette y con la participación de Almeida de Felipe.

El proyecto incluye estudios con esos hongos sobre la producción de enzimas, como así también la caracterización, el escalonamiento y la aplicación tecnológica de esas enzimas.

“Hemos hecho grandes descubrimientos en estos últimos años y todavía existen perspectivas sumamente prometedoras, que deben generar innovación mediante productos prospectados de la biodiversidad”, dijo Almeida de Felipe.