Caracterización de una enzima celulasa obtenida mediante reconstrucción ancestral de secuencias

Las enzimas modernas son alternativas biológicas a la degradación de biomasa celulósica derivada de residuos agroindustriales, facilitando la obtención de productos de alto valor agregado como los biocombustibles. Sin embargo, las propiedades de las enzimas actuales no siempre son idóneas para su aplicación en entornos industriales. La reconstrucción ancestral de secuencias es una técnica in-silico que permite la deducción de secuencias de proteínas antiguas a partir de las ya existentes, basándose en la premisa de que en la tierra primitiva las enzimas poseían mayor estabilidad. Se procedió a la reconstrucción de una enzima ancestral a partir de celulasas representativas de la familia 6 de las glicosil hidrolasas, con la expectativa de obtener propiedades mejoradas y proceder a su caracterización. Para la predicción de condiciones óptimas se utilizó el método estadístico conocido como metodología de superficie de respuesta, considerando el pH y la temperatura de reacción como variables. Los resultados revelaron que celulasa ancestral actúa sobre la estructura cristalina de la celulosa. Además, la determinación de condiciones óptimas mostró que la celulasa exhibe una mayor actividad a un pH 8.6, en comparación a sus homólogas actuales, que presentan una mayor catálisis en condiciones ácidas. Asimismo, la temperatura predicha supera los 76 grados centígrados, que al comparar con sus homologas que presentan temperaturas hasta un máximo de 60 grados centígrados, sugiriendo una mayor termoestabilidad.

Modern enzymes are biological alternatives to the degradation of cellulosic biomass derived from agro-industrial waste, facilitating the production of high value-added products such as biofuels. However, the properties of current enzymes are not always suitable for their application in industrial environments. Ancestral sequence reconstruction is an in-silico technique that allows the deduction of ancient protein sequences from existing ones, based on the premise that on the primitive earth enzymes were more stable. We proceeded to the reconstruction of an ancestral enzyme from representative cellulases of family 6 of glycosyl hydrolases, with the expectation of obtaining improved properties and proceeding to their characterization. For the prediction of optimal conditions, the statistical method known as response surface methodology was used, considering pH and reaction temperature as variables. The results revealed that ancestral cellulase acts on the crystalline structure of cellulose. In addition, the determination of optimum conditions showed that cellulase exhibits higher activity at pH 8.6, compared to its current counterparts, which exhibit higher catalysis under acidic conditions. Also, the predicted temperature exceeds 76 degrees Celsius, which when compared to its counterparts that present temperatures up to a maximum of 60 degrees Celsius, suggesting a higher thermostability.