Línea enzimas y biocatálisis
La biocatálisis constituye un área de la química que explora el uso de herramientas biológicas (enzimas o microorganismos) para catalizar procesos químicos, sustituyendo así metodologías tradicionales de alto impacto ambiental. Esta metodología se caracteriza por utilizar eficientemente las materias primas (preferiblemente renovables), disminuye los residuos y evita el uso de reactivos y disolventes tóxicos peligrosos en la fabricación y aplicación de productos químicos. Dado que las enzimas pueden a menudo catalizar reacciones que serían difíciles de llevar a cabo por medios químicos tradicionales, la biocatálisis se ha convertido en un atractivo método industrial y se ha integrado en industrias vinculadas a la química fina, particularmente para la síntesis enantioselectiva de intermediarios farmacéuticos activos (APIs), como parte de lo que se denomina Pharma Green Technologies. Este tipo de aproximaciones se utiliza desde hace algunos años en la producción de diversos fármacos, como la atorvastatina, utilizado para disminuir los niveles de colesterol en sangre y en la prevención de enfermedades cardiovasculares; o la sitagliptina, utilizada en el tratamiento de diabetes.
La biocatálisis, es todavía descrita como un campo de ciencia emergente y la misma está cobrando un impulso sustancial en la actualidad. La razón de su crecimiento puede atribuirse a la creciente conciencia del agotamiento de los recursos naturales del medio ambiente y a la urgente necesidad de preservarlos. El desarrollo de nuevos procesos basados en biocatalizadores requiere del descubrimiento de nuevas enzimas aptas para las diferentes aplicaciones.
En este sentido, la amplia diversidad enzimática y biosintética de compuestos bioactivos presente en genomas nativos de microorganismos o plantas, representa un enorme potencial que puede cubrir algunas de las necesidades existentes.
Nuestro grupo ha utilizado con anterioridad métodos bioinformáticos para analizar los resultados obtenidos con distintos biocatalizadores, para diseñar modificaciones mediante ingeniería genética, y para buscar nuevas enzimas en base a secuencias conservadas. En el marco de la presente propuesta se plantea profundizar en este trabajo con base en el repositorio nacional creado, el que se utilizará para la identificación de nuevas enzimas presentes tanto en especies vegetales nativas como en la colección de Streptomyces antes mencionada. El desarrollo de workflows, acompañado del modelado molecular, permitirá seleccionar las mejores enzimas candidatas para diferentes aplicaciones. Como mayor desafío se plantea el desarrollo de un modelo de comparación de complejos sitio activo-ligando, apostando así a encontrar nuevos grupos de enzimas sobre la base de cada reacción a catalizar.
El desarrollo de este modelo para las reacciones de interés constituiría una prueba de concepto de que dicha aproximación es posible, resultando en un avance sustancial en el área de la biocatálisis.
