ESTUDIO DE LA ESTABILIZACIÓN TERMODINÁMICA DE ENZIMAS DE IMPORTANCIA BIOTECNOLÓGICA MEDIANTE EL USO DE ADITIVOS

BELLUZO, M. S.; FARRUGIA, B.; PICÓ, G.A.

Córdoba

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011

Asociación Argentina de Investigaciones Fisicoquímicas

La estabilización de enzimas es una de las operaciones unitarias más importantes utilizadas en los bioprocesos. El vasto uso de enzimas industriales está asociado a la necesidad de su conservación en solución acuosa durante largos periodos, lo cual conduce a la pérdida de actividad biológica y del valor comercial del producto. Es importante, por ende, estudiar y entender los mecanismos moleculares de la estabilización de macromoléculas, con el objetivo de incrementar su estabilidad termodinámica. Una forma de lograr esto es mediante la adición de solutos, sustancias generalmente muy solubles en agua, entre las cuales se encuentran los sacáridos, polialcoholes, etc.El objetivo de este trabajo fue estudiar el efecto que producen diferentes solutos (sacarosa, manitol y betaína) sobre la estabilidad termodinámica de la catalasa (CAT), enzima de gran importancia por su aplicación en diferentes bioprocesos, tratando de dilucidar el mecanismo mediante el cual estos aditivos actúan sobre la estructura secundaria y terciaria de la macromoléculas.Para este estudio se utilizaron las técnicas de espectroscopia electrónica (absorción y fluorescencia) y termodinámica de los sistemas en equilibrio. La exaltación de los espectros de fluorescencia nativa de catalasa en presencia de concentraciones crecientes de betaína y sacarosa sugieren un efecto protector de estos cosolutos sobre la enzima. Sumado a esto, se estudió el efecto de los aditivos sobre los residuos aromáticos de CAT, mediante el quenching con acrilamida en presencia de los respectivos solutos ensayados. Los resultados muestran que tanto manitol como sacarosa inducen una disminución en la pendiente de la curva de Stern Volmer, lo cual comprueba que ambos presentan un efecto protector, impidiendo la accesibilidad del apagador al fluorósforo (residuos triptófano de la proteína).Por otro lado se determinó el efecto de cada uno de los tres solutos sobre la hidrofobicidad superficial (S0) de CAT. Tanto el manitol como la sacarosa inducen un aumento significativo de S0, mientras que la betaína no produce cambios importantes en la hidrofobicidad de CAT. Estos resultados estarían indicando que, para los dos polisacáridos ensayados, su presencia en las cercanías de la superficie hidrofóbica de la proteína aumenta la hidratación y la estabilidad térmica de la proteína.Finalmente se analizó el efecto de la adición de éstos solutos sobre estabilidad termodinámica de CAT y se comprobó, basados en los valores de H y S obtenidos, que los tres solutos aumentan significativamente su estabilidad térmica, lo cual está directamente asociado al grado de desorden del agua estructurada alrededor de la superficie hidrofóbica de la proteína.Los resultados obtenidos demuestran que la presencia de los solutos ensayados es efectiva para aumentar la estabilidad térmica de CAT. Más aún, estos resultados concuerdan con la teoría de que la estructura nativa de la enzima gana mayor rigidez en presencia de estos aditivos, lo cual puede ser explicado por el mecanismo de exclusión preferencial de los solutos en solución inducido por una mayor cantidad de agua estructurada alrededor de las zonas hidrofóbicas de la proteína.