Enzimas Biocatalisis Ambiental

Biocatálisis ambiental
Raunel Tinoco Valencia y Rafael Vázquez-Duhalt

Biotecnologia V14 CS3.indd 347

proteínas. Se han explorado diversas fuentes
de enzimas en la naturaleza. Especialmente,
los microorganismos responsables de la degradación de la lignina son productores de una
batería de enzimas de baja especificidad y con
un alto potencial para su uso en la transformación de compuestoscontaminantes y xenobióticos. El desarrollo de nuevos biocatalizadores
con mejores propiedades catalíticas, cinéticas
o de estabilidad, se ha sustentado en el uso
de las técnicas de mutación sitio-dirigida, o en
las técnicas de modificación química de proteínas. Esta última permite conjugar nuevos
grupos funcionales (acilación, sililación, pegilación, etc.) en los sitios reactivos de los residuosaminoácidos de las proteínas. De esta manera,
se ha logrado diseñar y construir biocatalizadores “semisintéticos” que pueden disolverse
en solventes orgánicos, que tienen mayor estabilidad y actividad a altas temperaturas o
que incrementan el rango de sustratos que reconoce una enzima. Todo este potencial de la
biocatálisis se ejemplifica aquí, en la transformación biocatalítica de contaminantes como
loscolorantes industriales, los plaguicidas y los
compuestos derivados del petróleo, como los
hidrocarburos policíclico aromáticos y los compuestos organoazufrados.

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La biotecnología moderna tiene un papel importante en la restauración de sitios dañados
ambientalmente. El reto actual es desarrollar
herramientas biotecnológicas que formen parte de procesos limpios y eficientes energéticamentepara la prevención, el control y la remediación de contaminaciones ambientales. La
investigación en este campo está sustentada
en herramientas metodológicas de diferentes
áreas del conocimiento, como lo son la bioingeniería, enzimología, ingeniería de proteínas,
microbiología aplicada y termodinámica de
solventes. El esfuerzo del laboratorio de Biotecnología Ambiental se centra en la modificaciónenzimática de sustancias contaminantes, principalmente hidrocarburos aromáticos policíclicos
y plaguicidas. Además de investigaciones con
otros compuestos hidrófobos de alto impacto
ambiental, como los colorantes industriales,
los compuestos azufrados heterocíclicos y los
policlorofenoles. Es imperativo que las transformaciones enzimáticas o microbiológicas de
dichos contaminantes, conlleven a lareducción
o eliminación de su impacto ambiental.
Por otro lado, la búsqueda y diseño de nuevos biocatalizadores se realiza a través del uso
de técnicas de mutación sitio-dirigida, tecnología enzimática o modificación química de

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El citocromo c
en la biocatálisis ambiental
El citocromo c es una proteína que se encuentra como un componente de lacadena mitocrondrial de transporte de electrones. Su función biológica es la de transportar electrones
entre los complejos membranales citocromo c
reductasa y citocromo c oxidasa. Sin embargo,
esta proteína ha sido utilizada como catalizador
biológico en diversas reacciones de oxidación
de compuestos tóxicos. Su actividad catalítica
es similar a la de las hemoperoxidasas, en tanto
que requiere de lapresencia de peróxido de hidrógeno, contiene también un grupo hemo en
su estructura como sitio catalítico, se inactiva
por peróxido en ausencia de un sustrato reductor y, finalmente, su ciclo catalítico está basado
en los estados de oxidación del átomo de Fe del
grupo prostético hemo.
Los citocromos c son moléculas de proteínas
muy pequeñas, constituidas por 103-112 aminoácidos, con pesosmoleculares de alrededor
de 12 000 Da y puntos isoeléctricos básicos (pI
≈ 10). Presentan una alta conservación en la
secuencia de aminoácidos, así como de su estructura terciaria. Se ha determinado la conservación de 21 residuos en 91 secuencias de citocromos c de origen eucarionte. También se ha
demostrado un contenido de a-hélices superior
a 30% para el citocromo de levadura. Una característica...