Beta-Glucosidasa

INTRODUCCIÓN

Existen en la naturaleza una gran variedad de hidratos de carbono que participan en multitud de procesos. Los hidratos de carbono existen como simples azúcares (ribosa, glucosa, galactosa,…), oligosacáridos (sacarosa, celobiosa, lactosa,…), polisacáridos (celulosa, almidón, glucógeno,…) o conjugados a otros sustratos (agliconas). Como consecuencia de ello existen multitudde enzimas implicadas en su síntesis y degradación (1). De éstas, las glicosil hidrolasas (GH) que hidrolizan los enlaces de dichos carbohidratos (en la mayoría de los organismos, los genes que codifican para estas hidrolasas suponen entre el 1-3 % de los genes totales del organismo y en algunos casos esta cifra es mayor), son enzimas ampliamente distribuidas que aparecen en eucariotas, bacteriasy arqueobacterias.

Desde hace muchos años se han intentado clasificar dichas enzimas para organizar la gran variedad existente. Muchos han sido y son los tipos de clasificación que se han dado; en función de su mecanismo de acción, de su especificidad por el sustrato, el modo de acción, las similitudes en la secuencia de aminoácidos (2) y más recientemente en función de su estructuratridimensional, esto ha sido posible gracias al desarrollo de las técnicas de difracción de rayos X (3).


Algunas de estas familias de glicosil hidrolasas, se han agrupado en “clanes” porque su plegamiento está mejor conservado que su secuencia. Así, las familias 1, 2, 5, 10, 17, 26, 30, 35, 39, 42, 51, 53, 59, 72, 79 y 86 se agrupan en el clan GH-A (4). Los miembros de la familia 1,típicamente hidrolizan sustratos del tipo G-O-X o G-S-X, donde G representa un glucosilo unido mediante un enlace β y X representa un glicosilo o una aglicona. Estas glicosidasas en condiciones forzadas pueden llevar a cabo la síntesis del enlace glucosídico (reacción de transglicosilación) (5).


Hasta la fecha se han resuelto las estructuras 3D de diez enzimas de esta familia. Aunque solocomparten entre el 17 y el 70 % de la secuencia, presentan la misma estructura trimensional, un barril (β/α)8 o barril TIM (2), donde los residuos catalíticos están cerca del C-terminal de las cadenas β 4 y 7 (6). La hidrólisis del enlace β-glicosídico tiene lugar en dos etapas, glicosilación y desglicosilación con retención de la configuración anomérica de la glicona (2). En aquellas de las quese conoce la estructura tridimensional se ha visto que forman monómeros, dímeros o tretámeros y las masas moleculares en plantas, de los 56 a los 300 KDa (7).


Las β-glucosidasas (β-D-glucosido glucohidrolasas, EC 3.2.1.21) constituyen un amplio grupo dentro de las glicosidasas. Es por ello, que se ha hecho necesario al igual que con las hidrolasas en general, una clasificación para asíreducir la confusión que puede crearse alrededor de este grupo de enzimas (6). Estas enzimas han sido objeto de multitud de estudios debido a su función crítica en gran variedad de procesos en los que está implicada (8,9). Participa en procesos biológicos (crecimientos y desarrollo, defensa química, interacciones parásito-hospedador, celulolisis, lignificación, metabolismo de glicosil ceramidas yvitaminas B6, señalización,…) y procesos biotecnológicos (conversión de biomasa, detoxificación de alimentos, potenciación de la calidadde bebidas,…) (1,10). En bacterias y hongos celulolíticos, pertenecen a un complejo multienziático llamado celulasa (también en plantas superiores), que produce la rotura del enlace β-1,4-glicosídico del polímero celulósico (2). La hidrólisis enzimática de lacelulosa para dar glucosa es catalizada por la acción secuencial de tres enzimas que actúan de forma independiente: 1,4-β-glucancelobiohidrolasa (EC 3.2.1.4, endoglucanasa) que hidroliza al azar cadenas de celulosa; 1,4-β-glucancelobiohidrolasa (EC 3.2.1.91, exoglucanasa) que libera celobiosa del extremo no reductor de la celobiosa (11) pasando la glucosa al agua (hidrólisis) o a otro alcohol...