Aproximación metagenómica para la identificación de enzimas lipolíticas en suelo de busque alto andino del parque nacional natural los nevados

Abstract

Las Enzimas lipolíticas son carboxil-ester-hidrolasas que rompen los enlaces éster de acilglicéridos mediante la adición de una molécula de agua, dando lugar a ácidos grasos libres y glicerol. Las lipasas se han convertido en uno de los principales biocatalizadores o bioaceleradores con potencial uso bioindustrial y su uso comercial es un negocio multimillonario que comprende una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo la producción de biodiesel, especialidades farmacéuticas, agroquímicos, cosméticos y detergentes entre otros. Como parte de los trabajos que adelanta el Centro Colombiano de Genómica y Bioinformática de Ambientes Extremos GeBiX, relacionados con la exploración metagenómica en el Parque Nacional Natural los Nevados PNN,, en este trabajo de tesis doctoral se propuso realizar la búsqueda de enzimas lipolíticas a través del tamizaje funcional de una biblioteca metagenómica de suelo de bosque alto andino ipara la búsqueda de enzimas lipolíticas. La asignación taxonómica y funcional de las secuencias metagenómicas, reveló que se encuentran relacionadas con secuencias genómicas de bacterias pertenecientes a los phylum Actinobacteria, Proteobacteria y Acidobacteria y en su gran mayoría están comprometidas con el metabolismo de carbohidratos, proteínas, lípidos y con funciones catalíticas como fosfatasa, deshidrogenasa, metiltransferasa y epóxido hidrolasa entre otras. El tamizaje funcional de los 20.000 clones en medio con tributirina, permitió identificar dos clones positivos con base en la formación de halo de hidrólisis alrededor de las colonias. Los clones nombrados como BAA3G2 y BAA3C3 fueron recuperados, el DNA plasmídico extraido y el inserto metagenómico secuenciado. En los dos casos se logró identificar un marco abierto de lectura (ORF) relacionado con la actividad lipolítica. Las enzimas producidas por los dos clones, EstGBX1 y EstGBX2, tienen preferencia por ácidos grasos de cadena corta (C2 y C4) y actividad máxima de 0.142 U / mg a 40 ° C y pH 8.0, y 6,97 U/mg a 60°C y pH 7.0 respectivamente. El análisis filogenético sugiere que las proteínas expresadas por los dos clones, pertenecen a una nueva familia, relacionada con las familias VI y VII de enzimas lipolíticas. Las propiedades bioquímicas de la enzima EstGBX1 y su estructura tridimensional, sugieren que se trata de una enzima novedosa con potencial uso industrial. Los hallazgos derivados de este trabajo, indican que la exploración de ambientes extremos a través del tamizaje funcional de bibliotecas metagenómicas, representa una buena opción para la bioprospección de ecosistemas naturales.