Recientemente, y como parte del consorcio europeo del proyecto Nano3Bio, la Dra. Cristina Alsina defendió su tesis doctoral sobre Ingeniería de glicosintasas para la polimerización de quito-oligosacáridos, realizada en el Laboratorio de Bioquímica del Departamento de Bioingeniería de IQS School of Engineering. La tesis consigue por primera vez la síntesis de biopolímeros de quitina de bajo peso molecular por vía enzimática para aplicaciones como biomateriales.
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| Dra. Cristina Alsina y Dr. Toni Planas. |
Al tiempo que los materiales fósiles se acaban, con grandes necesidades de ser substituidos, los recursos renovables son cada vez más importantes, la producción biológica de materiales juega cada vez un papel más relevante para satisfacer estas necesidades de manera sostenible.
Los quitosanos y quito-oligosacáridos (COS) son unos productos que presentan un gran interés por el hecho de ser biocompatibles y biodegradables, no tóxicos y sostenibles. Industrialmente, ofrecen unos biopolímeros versátiles, con multitud de propiedades y funciones. Concretamente, los COS obtenidos por enzimas modificadores de la quitina – segundo polisacárido natural más abundante en el planeta – presentan un elevado interés biotecnológico a causa del importante número de aplicaciones en áreas tan diversas como son la agricultura, el tratamiento de aguas, la industrial alimentaria, la biomedicina y la cosmética, entre otras. De entre las funciones biológicas dentro de la industria médico-farmacéutica destacan actividades antinflamatorias, inmunoestimulantes, antimicrobianas, antitumorales, de prevención de la obesidad y control del colesterol, como vectores de terapia génica y promoción y cicatrización de la piel.
Actualmente, la síntesis de COS presenta dos problemas principales: poca reproducibilidad entre lotes y el origen animal de los productos, que dificultan su utilización en la industria médico-farmacéutica.
Dentro del proyecto europeo Nano3Bio, y con el objetivo de superar estas limitaciones, se ha desarrollado una plataforma biotecnológica para la producción de COS de bajo peso molecular con secuencias definidas. El proyecto pretende desarrollar estrategias de biocatálisis mediante el uso de enzimas y de biología sintética, para obtener oligómeros de quitina y de quitosa definidos con patrones de acetilación repetitivos.
Recientemente, y formando parte del consorcio europeo del proyecto Nano3Bio, la Dra. Cristina Alsina defendió su tesis doctoral sobre “Ingeniería de glicosintasas derivadas de quitinasas para la polimerización de oligosacáridos”. La tesis ha sido dirigida por el Profesor de IQS Dr. Antoni Planas, en el Laboratorio de Bioquímica del Departamento de Bioingeniería de IQS School of Engineering.
Las quitinasas son glicosil hidrolasas que catalizan la hidrólisis de enlaces glicosídicos β1,4 de polímeros de quitina y quitosano. Algunas quitinasas presentan también actividad de transglicosidación (TG), mediante la cual son capaces de introducir nuevos enlaces glicosídicos entre una molécula donadora y una aceptora, con la consecuente generación de COS oligomèricos.
La tesis ha desarrollado nuevas variantes enzimáticas de quitinasas por ingeniería de proteínas, donde se reduce la actividad hidrolítica al tiempo que se potencia la actividad trasnglicosidasa. Esta estrategia se basa en la Tecnologia Glicosintasa (GS) desarrollada en el Laboratorio de Bioquímica de IQS, aplicada aquí por primera vez sobre diferentes quitinasas de la familia GH18.
Para incrementar el rendimiento final en el polímero deseado, se ha rediseñado el centro activo por técnicas de mutagénesis dirigida, con la cual se ha conseguido aumentar a un 60% el rendimiento de una familia de polímeros de quitina de bajo peso molecular, siendo la primera vez que se obtiene este tipo de biopolímeros por síntesis quimioenzimàtica de novo.
Al no derivar de la degradación de la quinina natural de origen animal, con los problemas de contaminación de alergénicos por algunas aplicaciones, la disponibilidad de estos nuevos compuestos permite acceder a nuevas aplicaciones en los campos biomédico y cosmético.
This project has received funding from the European Union's Sevenths Framework Programme for research, technological development and demonstration under grant agreement noº 613931.
