biocatalizadores a medida

artículos
Evolución Dirigida en la Generación de Biocatalizadores:
Biocatalizadores Hechos a Medida
Carolina Peña-Montes y Amelia Farrés González-Saravia*
Departamento de Alimentos y Biotecnología. Lab. 312, Conjunto “E”. Facultad de Química,
UNAM. E-mail: farres@servidor.unam.mx
Palabras clave: evolución dirigida, PCR propenso
a errores, barajado de ADN, biocatalizadores.

Key words:directed evolution, DNA-shuffling,
biocatalysts, error prone PCR, high-throughput
screening.

RESUMEN
Desarrollar biocatalizadores con propiedades
que se ajusten a las condiciones de trabajo de los
procesos industriales es una necesidad emergente.
El uso de la evolución dirigida como una
herramienta para la obtención de los mismos se ha
incrementado en los últimos años debido al
crecientenúmero de éxitos obtenidos. En éste
artículo se discuten los métodos actuales para la
generación de variantes, así como los ensayos para
el aislamiento y selección de las mutantes
adecuadas en un proceso de evolución in vitro. Se
describen algunos ejemplos que muestran que es
posible modificar la especificidad por el sustrato, la
enantioselectividad o incrementar la actividad de la
enzimapara las condiciones de proceso deseadas.

ABSTRACT
Biocatalysts
development
with
improved
properties that are suitable for industrial processes
is an emergent necessity. Directed molecular
evolution is a rapidly growing field for the
improvement of biocatalysts in the last years due to
the growing number of success. This review
describes the current methods to create variants
andassays for rapid screening and selection of
desired mutants in a process of directed evolution.
Selected examples show that it is possible to modify
the substrate specificity, modulate enantioselectivity
and to increase enzyme performance for desired
process conditions.

INTRODUCCION
Las enzimas o biocatalizadores, presentan
propiedades que los catalizadores inorgánicos no
poseen, comoselectividad por sustrato, regio- y
enantioselectividad, temperaturas o presiones de
trabajo moderadas, lo cual disminuye los costos de
operación de los procesos. Adicionalmente, las
enzimas pueden catalizar una variedad de
reacciones en rangos de pH y temperatura amplios.
Esto explica que en los últimos años hayan surgido
un considerable número de procesos industriales
que las utilizan comocatalizadores (Liese et al.,
2000; Panke et al., 2004). Cuando se utilizan

enzimas silvestres, en procesos industriales es
común encontrar que las condiciones para la
reacción enzimática no son las más apropiadas
para el proceso a gran escala. Las enzimas suelen
ser inestables; pueden tener baja especificidad por
el sustrato o no presentar la enantioselectividad
requerida. Esto obliga abuscar o desarrollar
enzimas con las propiedades requeridas, es decir,
hechas a la medida del proceso.
Los métodos tradicionales para identificar
nuevas enzimas están basados en el aislamiento
de nuevos microorganismos a partir de muestras
ambientales o de colecciones de cepas. Sin

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embargo, estos métodos presentan algunasdesventajas, por ejemplo, no todos los
microorganismos
son
cultivables
con
las
tecnologías de fermentación comunes, se estima
que el número de microorganismos cultivables que
se pueden obtener de una muestra de suelo es
menor al 1% (Riesenfeld et al., 2004). También es
posible aislar directamente el ADN de muestras
ambientales (ADN metagenómico), secuenciarlo y,
mediante el análisis de lassecuencias obtenidas,
identificar genes y la posible función de su
transcrito. Una vez que se identifica la actividad
enzimática deseada, se aísla el gen respectivo y se
clona para sobreexpresarlo, lo que permite producir
a gran escala la enzima requerida. Con todo, los
genes identificados en metagenomas pueden
funcionar distinto de lo esperado y, como ya se
mencionó, también las enzimas...