El investigador del Departamento de Biología y Biotecnología de la Universidad de Pavia, Italia, José Rubén Gómez Castellanos, participa en el proyecto ROBOX que aborda la expansión del uso industrial de biocatalizadores oxidativos robustos para la conversión y producción de alcoholes.
El objetivo principal de este proyecto es generar nuevas estrategias para mejorar la sustentabilidad de las reacciones químicas convencionales, mediante el uso de nuevos biocatalizadores con propiedades químicas interesantes para la industria.
Gómez Castellanos comentó que la gran mayoría de los productos comerciales implica un proceso de catálisis, ya que este puede aumentar la velocidad con que ocurre una reacción química.
El proceso de síntesis de los catalizadores químicos tradicionales representa un costo elevado, además, utilizan metales pesados que tienden a ser tóxicos, por lo que el desarrollo de biocatalizadores a base de organismos vivos busca ofrecer una alternativa atractiva y sostenible a la síntesis convencional.
El investigador mexicano mencionó que el proyecto se enfoca en el estudio de dos tipos de enzimas con capacidad de realizar reacciones de óxido-reducción: monooxigenasas de Baeyer-Villiger y alcohol oxidasas.
Los otros dos tipos que son parte del proyecto son el alcohol deshidrogenasas y las citocromo P450, más conocidas en el ámbito farmacéutico porque ayudan al organismo a metabolizar muchos de los fármacos que se consumen.
Gómez Castellanos explicó que los diferentes tipos de estas últimas oxidan moléculas del cuerpo para hacerlas más solubles en el agua y puedan ser excretadas por el sistema urinario.
En la industria farmacéutica las reacciones de oxidación se pueden utilizar para obtener de manera semisintética los posibles metabolitos de fármacos y así poder sustituir los procesos químicos tradicionales por biocatalizadores, que por sus características son mucho más amigables con el medio ambiente.
“Utilizando biocatalizadores muchos productos podrían estar sujetos a mejora, tanto en su proceso como en su costo de adquisición. Por la dificultad en su línea de producción, el kilogramo de estos productos puede costar entre mil y cinco mil euros”, expuso el especialista.
En el Departamento de Biología y Biotecnología, las moléculas o enzimas que se estudian para el proyecto ROBOX son de origen bacteriano o fúngico.
El especialista mexicano explicó que en el primer paso de la investigación se realizó un tamizaje computacional de las diferentes bases de datos con información genética sobre organismos bacterianos o fúngicos.
Lo anterior con el fin de buscar secuencias genéticas características de las enzimas de interés, clonar el gen mediante biología molecular y expresarlo en la bacteria Escherichia coli, también conocida como E. coli.
“Introducimos el gen para expresar la proteína que nos interesa, la purificamos y hacemos una serie de experimentos para conocer su capacidad como catalizador”, apuntó Gómez Castellanos.
Una vez que la proteína se purifica se obtiene la estructura tridimensional de la enzima para tener una idea de dónde se aloja el compuesto que será transformado y otras sustancias que coadyuvan a que se dé el paso catalítico en la enzima.
El proyecto, en el que participan 19 instituciones tanto empresariales y académicas de 10 países europeos, arrancó en abril de 2015 y tiene un periodo de duración de cuatro años.
“El objetivo del consorcio es aprovechar el conocimiento científico que se genera en los laboratorios académicos y aplicarlo en la industria”, indicó Gómez Castellanos.
El investigador subrayó que el proyecto se diseñó para ser translacional, es decir, que tenga trascendencia e impacte en la calidad de vida sobre todo de los habitantes de la Unión Europea, sin embargo, las empresas que participan en este proyecto son transnacionales con presencia en muchas partes del mundo.