En la Fa cultad de Medicina (FM) de la UNAM, Georgina Garza-Ramos Martínez y sus colaboradores desarrollan dos enzimas recombinantes que metabolizan nitrilos, importantes intermediarios en la síntesis de fármacos como el Lipitor®, que sirve para bajar los niveles altos de colesterol en la sangre, y en la fabricación de polímeros tipo nylon.
Como algunos nitrilos son tóxicos (es el caso del cianuro que desechan las minas y algunas industrias químicas), estas enzimas biotransformadoras también constituyen un prototipo para la creación de un sistema de control y biorremediación de ambientes contaminados.
Las enzimas desarrolladas por los universitarios son dos nitrilasas capaces de transformar nitrilos en compuestos no tóxicos.
Una es la nitrilasa de Rhodococcus sp. V51B, bacteria aislada de muestras de suelo contaminado tomadas en Jiutepec, Morelos, como parte de un tamizaje ambiental llevado a cabo en diferentes regiones del centro de México por el doctor Ignacio Regla, de la Facultad de Estudios Superiores (FES) Zaragoza.
La otra es la nitrilasa de cianuro dihidratasa de Bacillus pumilus GMA1, microorganismo aislado en aguas termales mexicanas por el doctor Ismael Bustos, de la FM.
Más robustas, estables y durables
El gen de ambas nitrilasas se clonó en el Laboratorio de Fisicoquímica e Ingeniería de Proteínas, del Departamento de Bioquímica de la FM. Y como parte de su estudio enzimológico y estructural, el equipo de Garza-Ramos Martínez ha logrado que estas nitrilasas sean más robustas, estables y durables.
“Después de varios ensayos para modificarlas, hemos generado nitrilasas con estructuras filamentosas de forma helicoidal, arreglo que les confiere hiperactividad enzimática y termorresistencia”, afirma la investigadora universitaria.
Estas propiedades apuntalan su potencial uso en biocatálisis, proceso mediante el cual se producen, siempre a temperaturas moderadas y en solución acuosa, diversos compuestos químicos.
“Con estas enzimas se obtienen buenos rendimientos de transformación, ya que son 20 veces más activas que las nitrilasas silvestres de Rhodococcus sp. V51B y de Bacillus pumilus GMA1, cuyo desempeño es pobre.”
Son también viables como biocatalizadores de la hidrólisis de nitrilos poco solubles en medio acuoso, porque se puede trabajar con ellas fuera de las condiciones fisiológicas que utilizan la mayoría de los seres vivos.
“Soportan temperaturas de 55 grados Celsius sin que pierdan actividad y se mantienen estables por largos periodos. Con todo, aún no son resistentes a los solventes orgánicos que se necesitan para la transformación eficiente de nitrilos.”
Por eso, mediante distintos métodos químicos, los universitarios tratan de inmovilizar los filamentos de la nitrilasa de Rhodococcus sp. V51B para que ésta resista cambios de polaridad. Asimismo, buscan la manera de encapsularla en soportes específicos para que sea más estable (es decir, para que su estructura no se disocie ni pierda actividad) en los recambios de un medio acuoso a otro no acuoso.
Si lo logran, también tratarán de inmovilizar la nitrilasa de cianuro dihidratasa de Bacillus pumilus GMA1, que es específica para transformar cianuro, el más sencillo de los nitrilos (compuestos químicos caracterizados por un grupo funcional principal llamado ciano y que no son fácilmente biodegradables y suelen ser tóxicos).
Meta a largo plazo
Por lo que se refiere a la nitrilasa de Rhodococcus sp. V51B, Garza-Ramos Martínez y sus colaboradores buscarán aumentar su eficiencia catalítica en relación con distintos tipos de nitrilos, de tal manera que le puedan dar una aplicación en la fabricación de compuestos de interés farmacéutico, sobre todo.
Y con respecto a la nitrilaza de cianuro dihidratasa de Bacillus pumilus GMA1, su objetivo principal es darle una futura aplicación en algún proceso de biorremediación de agua o de suelos contaminados con cianuro.
A pesar de que las nitrilasas son ampliamente estudiadas, su utilización industrial se ha rezagado a nivel mundial debido a su tasa catalítica baja, a su especificidad inadecuada para una gama de sustratos y a su inestabilidad intrínseca.
“Sin embargo, la búsqueda de nuevas enzimas por medio de técnicas de bioprospección también ha permitido identificar y caracterizar más de 200 actividades de las nitrilasas, de las cuales 137 tienen la capacidad de transformar nitrilos química e industrialmente importantes.”
Así pues, el uso de las nitrilasas resulta promisorio, y aunque los resultados que Garza-Ramos Martínez y sus colaboradores han obtenido con ellas aún son de ciencia básica, su meta es que en el futuro lleguen a tener una aplicación biotecnológica.
