Descubrimiento revolucionario de enzimas en Greifswald: ¡el agua como secreto!

Descubrimiento revolucionario de enzimas en Greifswald: ¡el agua como secreto!

Investigadores de la Universidad de Greifswald han realizado recientemente descubrimientos revolucionarios en el campo de la investigación de enzimas. Estos nuevos conocimientos sobre la estructura y función de las enzimas implicadas en la conversión de moléculas de azúcar podrían tener aplicaciones de gran alcance en el procesamiento de alimentos y la producción de biocombustibles. Los resultados fueron publicados el 31 de julio de 2025 en la reconocida revista especializada. Comunicaciones de la naturaleza publicado.

El componente central de este estudio es el descubrimiento de una molécula de agua integrada con precisión que, en lugar de un aminoácido, asume la función en el centro activo de las esterasas de carbohidratos. Estas enzimas, que pertenecen a la familia de las hidrolasas, son responsables de la escisión y formación de enlaces éster. Su importancia en el mercado de enzimas industriales es enorme, ya que se utilizan ampliamente en sectores como la minería de biomasa, la industria de alimentos y piensos, la producción de agroquímicos y la biorremediación.

La tríada catalítica mediada por agua

El estudio se centró en particular en dos representantes de la familia de enzimas CE20, Fl8CE20_II y PpCE20_II. Estas enzimas se decodificaron en su estructura completa mediante cristalografía de rayos X, realizada por un grupo de investigación financiado por la DFG. Los sorprendentes resultados llevaron a que la estructura fuera denominada "tríada catalítica mediada por agua".

Un hallazgo crucial fue que la molécula de agua desempeña un papel central en la actividad de las enzimas. Para comprobar la influencia sobre la coordinación de la molécula de agua, se examinaron varios mutantes de la enzima. Los resultados amplían significativamente la comprensión de los mecanismos enzimáticos y abren nuevas perspectivas para la aplicación biotecnológica de este conocimiento.

Aplicaciones industriales y perspectivas de futuro.

Son notables las amplias posibilidades para las aplicaciones industriales de los ésteres. Las esterasas tienen demanda, entre otras, en la industria alimentaria, la industria textil y en la producción de biosensores. También existe una demanda creciente de esterasas extremófilas que puedan usarse en condiciones extremas, lo que destaca su importancia para una química sostenible y respetuosa con el medio ambiente. También se están desarrollando métodos innovadores para extraer y utilizar estas enzimas.

Además, Fraunhofer IGB participa activamente en la producción y optimización de enzimas. No sólo se investigan enzimas hidrolíticas como lipasas y proteasas, sino también oxidorreductasas. El enfoque en los procesos biotecnológicos permite la producción recombinante de estas enzimas, lo que aumenta su disponibilidad para uso industrial.

Un ejemplo de tales aplicaciones son las lipasas, que representan aproximadamente el 5% del mercado mundial de enzimas y se utilizan en numerosos procesos, como la hidrólisis de triglicéridos. Las proteasas también son importantes y constituyen alrededor del 60% de todas las enzimas comerciales o enzimas especiales para refinar aceites vegetales.

Los últimos descubrimientos de la Universidad de Greifswald no sólo respaldan la investigación básica, sino que también tienen relevancia práctica para el desarrollo sostenible de la química. Los hallazgos proporcionan puntos de partida para futuras investigaciones en biotecnología y podrían conducir a avances significativos en la industria.
Las personas de contacto para esta investigación son el Prof. Uwe Bornscheuer y el Prof. Michael Lammers del Instituto de Bioquímica de la Universidad de Greifswald.