Streptomyces, azomicina y biocatálisis: producción de 2-nitroimidazol a partir de 2-aminoimidazol usando células enteras

LUCAS MARCHESANO; ADOLFO IRIBARREN; ELIZABETH LEWKOWICZ; MATÍAS L. NÓBILE

Jornada; IV Jornadas de investigadores en formación en ciencia y tecnología; 2021

DCyT, UNQ

Entre los compuestos que contienen grupos funcionales inusuales, los nitroaromáticos son quizás de los más interesantes debido a las valiosas propiedades que confiere el grupo nitro (NO2) fundamentalmente a productos farmacéuticos, agroquímicos y explosivos. El principal problema para la explotación de estos compuestos bioactivos es la obtención del grupo NO2, siendo la síntesis química peligrosa para el ambiente y la salud, además de cara, metodológicamente compleja, poco estereoselectiva y poco eficiente. La biocatálisis emerge entonces como una opción atractiva para superar todas estas dificultades. Una de las vías biosintéticas de generación de nitrocompuestos se da a través de la oxidación secuencial de un compuesto conteniendo un grupo funcional amino a su derivado nitro, y es llevada adelante por enzimas redox conocidas como N-oxigenasas. Las rutas metabólicas que suelen depender de estas proteínas se encuentran íntimamente relacionadas con el metabolismo secundario. Así, se ha hipotetizado que distintas cepas de Streptomyces podrían contener entre 20 y 60 clusters de genes biosintéticos encriptados en su genoma. Probablemente, la forma más simple de activar muchas de estas rutas biosintéticas sea a través de la estimulación no específica, donde los resultados más prometedores se han obtenido a través del co-cultivo de microorganismos que sean competidores naturales y mediante starvation.Un nitrocompuesto de especial interés para la industria farmacéutica local es el 2-nitroimidazol (azomicina). Esta biomolécula es un building block fundamental en la síntesis del benznidazol, la droga más ampliamente utilizada para tratar la enfermedad del mal de Chagas. Asimismo, demostró tener un importante rol en la industria de los materiales energéticos. Recientes trabajos experimentales demostraron que la región de cinco genes rohPQRST es la responsable de la biosíntesis de azomicina, donde rohS codifica para la N-oxigenasa que posibilita la biotransformación de 2-aminoimidazol en su derivado nitro. Desarrollos in silico destacaron a S. eurocidicus por poseer dos copias de sendo cluster de genes. Debido a la importancia regional de la azomicina y sus derivados y en el marco de continuar con el desarrollo de metodologías que permitan la aplicación de biocatalizadores para obtener nitrocompuestos, en este trabajo se propone el uso de células enteras de S. eurocidicus. A través de métodos de estimulación no específica se buscará activar las correspondientes rutas metabólicas, como así también optimizar las tasas de conversión de 2-aminoimidazol a 2- nitroimidazol