BIOSINTESIS

Autor: MARTINEZ RODRIGUEZ SERGIO.
Año: 2004.
Universidad: ALMERÍA [www.ual.es].
Centro de lectura: FACULTAD DE CIENCIAS EXPERIMENTALES.
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS EXPERIMENTALES. UNIVERSIDAD DE ALMERIA.

Resumen: La motivación por la investigación de procesos y métodos biocatalíticos está cada vez más marcada por el interés en la síntesis de compuestos enantioméricamente puros (CEPs). La actividad específica de los CEPs normalmente depende de su quiralidad. Sólo uno de los isómeros es útil para un fin determínado, mientras que el otro se considera contaminación. Los CEPs requeridos por las industrias pueden ser sintetizados químícamente. Sin embargo, la mayoría de los compuestos obtenidos por sintesis orgánica son mezclas racémicas que deben ser resueltas hasta sus componentes ópticamente puros antes de ser utilizados. La resolución de estos compuestos puede realizarse mediante métodos químicos y/o biológicos, que incluyen la cristalizacíón de sales estereoméricas, cristalización en disolventes ópticamente activos, cromatografía y/o métodos enzimáticos. Todos estos procedimientos tienen muy limitada aplicación industrial debido a su bajo rendimiento, baja rentabilidad y fuerte efecto contaminante del medio ambiente. Los aminoácidos ópticamente puros tienen una gran importancia industrial debido a sus posibilidades de utilización en distintos campos, que incluyen la industria farmacéutica y alimentaria, así como en investigaciones bioquímicas y microbiológicas. Se ha descrito su uso en la fabricación de sueros, como aditivos alimentarios, o como intermedios en la preparación de fármacos, cosméticos, pesticidas, curtidos sintéticos y reactivos quirales de aplicación en síntesis orgánica. Los L-aminoácidos naturales, o proteinogénicos, pueden ser obtenidos mediante la fermentación de cepas microbianas naturales o mutantes. Sin embargo, son necesarios otros métodos para la producción de L-aminoácidos no naturales y D-aminoácidos. Existen muy diversos métodos de sintesis química de a-aminoácidos. Los interesantes desde el punto de vista industrial son aquellos que utilizan compuestos de bajo coste, limitándose todos estos procesos a dos métodos de síntesis: a) Síntesis de Strecker y b) ami nación reductiva de a-cetoácidos. Ambos métodos dan lugar a una mezcla racémica que necesita resolverse antes de ser utilizada. Este paso de purificación limita su aplicación industrial, debido al bajo redimiendo y elevado coste. Las restricciones impuestas por la sintesis química tradicional hicieron que se buscaran otros métodos que permitieran la obtención directa de aas ópticamente puros. La producción de Do L aminoácidos ópticamente puros mediante catalizadores enzimáticos a partir de mezclas racémicas de D,L-hidantoinas monosustituidas en el carbono 5 es un procedimiento más barato y técnicamente más sencillo que los métodos de síntesis química y quimioenzimática, además de ser menos contaminante. Dicho proceso ha recibido el nombre de "proceso de la hidantoina". En esta transformación enzimática, en primer lugar, el anillo de las hidantoinas D,L-5-sustituidas sintetizadas químicamente es hidrolizado por la enzima hidantoinasa. Posteriormente, la hidrólisis del N-carbamil aminoácido producido es llevada a cabo por la enzima N-carbamil-aminoácido amidohidrolasa (carbamilasa). En esta reacción se produce NH3, CO2 y el aminoácido correspondiente. A la misma vez que la hidantoinasa hidroliza específicamente un isómero u otro de la hidantoina, comienza la racemización química o enzimática del otro isómero no hidrolizado. La producción de un enantiómero u otro del aminoácído depende de la estereoespecificidad de las enzimas con las que se trabaja. La racemización química de las hidantoínas se realiza en condiciones fuertemente alcalinas por tautomerismo ceto-enólico, y su velocidad depende de la electronegatividad del sustituyente del carbono 5. Los tiempos de racemización son muy elevados, lo que limita la obtención de un 100% del D-aminoácido ópticamente puro a un numero muy pequeño de hidantoínas. Sólo la velocidad de racemizacíón 8 espontá 69c nea de la parahidroxifenilhidantoína y la fenilhidantoína hace rentable la obtención industrial de sus correspondientes D-aminoácidos. Por tanto, la inmensa mayoría de D,L-hidantoínas sustituidas no racemizan espontáneamente a una velocidad adecuada, alargando y encareciendo la obtención de aminoácidos a partir de ellas. La velocidad de racemización de las hidantoinas se puede aumentar hasta hacerla rentable utilizando la acción catalítica de la enzima hidantoín racemasa. La utilización conjunta de esta enzima, la D-hidantoinasa y la D-carbamilasa, permite la transformación total de la hidantoina en D-aminoácido. Evídenciada la enorme mejora del proceso de la hidantoina tras la incorporación de esta tercera enzima, en nuestro laboratorio se planteo la búsqueda de esta enzima en fuentes naturales, y la construcción de un sistema recombinante multienzimático para la conversión total de hidantoínas racémicas hasta D-aas ópticamente puros.

Autor: REINA PINTO JOSÉ JUAN.
Año: 2004.
Universidad: MÁLAGA [www.uma.es].
Centro de lectura: FACULTAD DE CIENCIAS.
Centro de realización: FACULTAD DE CIENCIAS.

Resumen: Las plantas superiores poseen una cubierta de naturaleza lipídica que recubre las partes aéreas de las mismas y que las aisla del medio externo circundante. Esta cubierta recibe el nombre de cutícula vegetal y está constituida principalmente por un biopolímero de hidroxiácidos grasos de 16 ó 18 átomos de carbono. Este polímero recibe el nombre de cutina. En este trabajo de tesis doctoral se ha llevado a cabo un estudio de una proteína específica de la epidermis de hojas jóvenes de la planta Agave americana L. El clonaje del ADNc derivado del ARNm que codifica la proteína AgaGDSL, mostró que la proteína pertenece a la familia de lipasas de tipo II o lipasas GDSL. La expresión de dicho ARNm es exclusiva de la zona basal hojas jóvenes de la planta (30-35 cm). Experimentos de inmunocitolocalización demostraron que AgaGDSL se encuentra localizada en la capa de células epidérmicas inmediatamente por debajo de la cutícula vegetal y además su localización en las zonas de crecimiento más activo de la hoja se correlaciona de manera positiva con el aumento de componentes cuticulares (cutina, ceras y cután) en dichas zonas. La expresión de esta proteína de manera heteróloga en E.coli no permitió obtener dicha proteína en su forma activa tras varios experimentos de inducción.

Autor: Sevilla Camins Angel.
Año: 2005.
Universidad: MURCIA [www.um.es].
Centro de lectura: Facultad de Química.
Centro de realización: Facultad de Química.

Resumen: En esta memoria se ha llevado a cabo un estudio completo que integra los niveles metabólicos, genómicos, y señalómicos de la biotransformación de los compuestos de trimetilamonio en L(-)-carnitina por E.coli, para optimizar la síntesis de carnitina mediante el análisis de los resultados experimentales obtenidos y el desarrollo de detallados modelos matemáticos. El primer intento realizado con el objeto de optimizar la biotransformación de carnitina ha sido un modelo simple del proceso global (Cánovas et al., 2002). A este modelo se le ha añadido la capacidad de simular y predecir la evolución de las rutas metabólicas que estaban implicadas en la biotransformación. Tras esto se han combinado los metabolismos central y de carnitina a nivel de las coenzimas ATP y CoA, usando para ello la aproximación del Análisis de Flujos Metabólicos (M.F.A). Además, se ha llevado a cabo un estudio experimental con el objeto de validar las conclusiones obtenidas en los modelos previos mediante la perturbación del bioproceso con los principales productos de fermentación y el sustrato de la biotransformación. Adicionalmente, se han modelado y validado las rutas de señalización y de expresión génica de los componentes del metabolismo de carnitina, incluyendo la trascripción, traducción y procesos degradativos, y utilizando para ello la aproximación jerárquica de Kremling y Gilles (2001). Los resultados obtenidos en estos estudios han permitido determinar los puntos de control de la biotransformación de carnitina tanto a nivel macroscópico (reactor) como nivel microscópico (intracelular). No sólo se ha determinado que el proceso de biotransformación es dependiente de ATP sino que, además, el estado redox celular es también un factor muy importante para su optimización. Es más, se ha establecido el mecanismo de inhibición por glucosa del metabolismo de carnitina y un modo de evitarlo. También se ha encontrado un indicador del estado del bioproceso (AMPc) cuando glucosa se utiliza como fuente de carbono.

Autor: CASTELAN FRANCISCO.
Año: 2006.
Universidad: MIGUEL HERNÁNDEZ DE ELCHE [www.umh.es].
Centro de lectura: INSTITUTO DE NEUROCIENCIAS, UMH,CSIC.
Centro de realización: INSTITUTO DE NEUROCIENCIAS.

Resumen: El objetivo de la tesis doctoral es contribuir al conocimiento de los mecanismos moleculares que influyen en la expresión de receptores nicotínicos neuronales. Los objetivos inmediatos fueron: 1) Determinar la influencia de dominios citoplásmaticos específicos de receptores nicotínicos de tipo alfa 7 en su expresión funcional. Para ello, se realizo un estudio de mutagénesis con el amino ácido Ala, monitorizándose la expresión superficial del receptor y su actividad funcional. Los resultados indican un papel clave de una región anfipática cercana al segmento M4 en la biogénesis y funcionalidad del receptor. 2) Caracterizar los efectos de RIC-3 sobre la modulación de receptores nicotínicos neuronales. Se analizo el efecto de esta proteina en la biogénesis y transporte superficial del receptor. Así mismo, se determinaron los dominios protéicos implicados en la modulación de ambos parámetros. Los resultados indican un papel clave de la proteína RIC- 3 en la actividad biológica del receptor nicotínico alfa 7.