Estudio de las actividades α- y β-galactosidasas de Lactobacillus plantarum WCFS1 para el diseño eficaz de nuevos oligosacáridos y derivados galactosilados de polialcoholes no digeribles

Tesis Doctoral presentada para optar al grado de Doctora en Química Agrícola por la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) en el Departamento de Bioactividad y Análisis de Alimentos del Instituto de Investigación en Ciencias de la Alimentación.

[ES]: El rápido crecimiento de la población junto con la necesidad de desarrollar nuevos alimentos más saludables y que, además, tengan efectos beneficiosos en el organismo, ha dado lugar a que la investigación se oriente a la obtención de nuevos ingredientes funcionales, diferentes de los que existen actualmente en el mercado, como es el caso de los sustitutos del azúcar, utilizando, preferiblemente, sustratos naturales o mediante metodologías sostenibles y seguras. Muchos de estos compuestos son oligosacáridos obtenidos mediante enzimas de origen microbiano, como FOS y GOS, siendo estos compuestos reconocidos prebióticos. En los últimos años se han desarrollado estrategias para la obtención de enzimas modificadoras de carbohidratos a partir de especies del género Lactobacillus o Bifidobacterium que permiten sintetizar oligosacáridos funcionales, a partir de azúcares simples, con potencial bioactivo. De entre todos los microorganismos, Lactobacillus plantarum WCFS1 es un microorganismo versátil para el estudio de nuevas actividades enzimáticas, ya que su genoma está completamente secuenciado. A pesar de que posee un elevado número de genes identificados que podrían codificar un gran número de enzimas implicadas en la hidrólisis y síntesis de nuevos oligosacáridos bioactivos, existe un conocimiento muy limitado acerca de sus mecanismos de acción ya que muchas de ellas no se han estudiado. El objetivo de esta Tesis Doctoral, dividida en 3 bloques, se ha centrado en realizar un estudio en profundidad de las actividades de dos enzimas modificadoras de carbohidratos (MelA y LacA) expresadas por Lactobacillus plantarum WCFS1 para su utilización en la obtención de nuevos oligosacáridos con nuevas propiedades bioactivas o mejoradas y con interés en el ámbito alimentario y nutracéutico.

[EN]: The increasing demand of innovative healthy foods from a global population, which is growing at a rapid pace, explains the search of academia and industry for novel functional ingredients as those replacing simple sugars derived from natural sources and/or produced by green technologies. Many of these products are oligosaccharides obtained by microbial enzymatic synthesis as the well-recognized prebiotics FOS and GOS. During the last years, new approaches have been developed for the production of carbohydrate-modifying enzymes from Lactobacillus or Bifidobacterium that could have the ability to synthesize potentially bioactive oligosaccharides using simple sugars as precursor substrates. Lactobacillus plantarum WCFS1 is a versatile microorganism whose genome is fully sequenced and that could harbor a wide range of enzymatic activities. Despite the large number of genes that could code for carbohydrate-modifying enzymes identified in this particular strain, there is a lack of knowledge about the potential action mechanisms, because most of them remain unexplored. The aim of this Doctoral Thesis, organized in three main sections, was to deeply investigate the glycosidase activities of two carbohydrate-modifying enzymes (MelA and LacA) expressed by Lactobacillus plantarum WCFS1 for the synthesis of novel oligosaccharides of food and nutraceutical interest with new or enhanced bioactive properties.

Peer reviewed