Interacciones hidrofóbicas en el proceso de inmovilización por adsorción de una lipasa sobre nanopartículas de Ca2Fe2O5

MORALES, ANDRÉS HERNÁN; NAVARRO, MARÍA CAROLINA; ROMERO, CINTIA MARIANA; LEDESMA, ANA ESTELA; MARTÍNEZ, MARÍA ALEJANDRA; HERO, JOHAN SEBASTIAN; GÓMEZ, MARÍA INÉS

Rio Cuarto

Encuentro; XXI Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2022

La inmovilización de enzimas en soportes sólidos permite que estos catalizadores altamente costosos puedan ser reutilizados con facilidad, razón de su creciente interés en diferentes aplicaciones. No obstante, la interfaz sólido-líquido donde se inmoviliza la enzima puede afectar profundamente su estructura, conduciendo a mejorar su estabilidad o bien a una pérdida de actividad [1]. En este sentido, el empleo de técnicas experimentales que provean diferentes tipos de información suele ser necesaria para tener una idea detallada de la interacción proteína-soporte y así poder ajustar las condiciones para mantener o mejorar la capacidad catalítica y estabilidad de la enzima [2]. En particular, en la inmovilización de lipasas las interacciones hidrofóbicas cobran relevancia dado que estas enzimas pueden reconocer superficies con una naturaleza química similar a sus sustratos naturales y sufren así un fenómeno de activación interfacial durante su inmovilización [3]. El objetivo del presente estudio radicó en evaluar la ocurrencia de interacciones hidrofóbicas durante la adsorción de una lipasa de Candida rugosa sobre nanopartículas de Ca2Fe2O5. Este trabajo se desarrolló sobre la base de una metodología superficie de respuesta empleando un diseño estadístico del tipo central compuesto. Se estudió el efecto del pH y la fuerza iónica sobre tres respuestas: proteína inmovilizada (PI), actividad hidrolítica (AH) y energía libre de Gibbs (ΔG). El análisis de los datos obtenidos mostró que los mayores valores de PI y AH se registraron a un pH de entre 3 y 4. Además, en estas condiciones ácidas, mayores valores de fuerza iónica (> 150 mM) mejoraban la cantidad de PI, mientras que los mayores registros de AH se encontraron a bajas fuerzas iónicas (< 50 mM). Se determinó la hidrofobicidad relativa superficial del óxido en función de la adsorción de Rosa de Bengala, el cual fue capaz de retener un 88% del colorante, sugiriendo un elevado carácter hidrofóbico. Por otra parte, se registraron valores de ΔG de entre -10 y -20 kJ/mol en torno a los diferentes equilibrios de adsorción ensayados, los cuales sugieren que el proceso de unión de la proteína al soporte se produjo a través de interacciones físicas. El análisis por espectroscopia Raman permitió corroborar la unión de la proteína al soporte observando además la desaparición de picos ubicados a los 1031 cm-1 y 971 cm-1 presentes en la lipasa, tras el proceso de inmovilización. Estas señales están asociados a modos vibracionales de los residuos de aminoácidos como la fenilalanina y leucina respectivamente, ambos de naturaleza no polar. La ausencia de estos picos en los biocatalizadores inmovilizados podría sugerir que los mismos están involucrados en la unión. El análisis in silico por acoplamiento molecular mostró como el óxido mixto interacciona con la lipasa en las cercanías del capuchón que protege el sitio activo de la enzima y numerosos aminoácidos hidrofóbicos estarían involucrados en la unión, generando así una posible activación interfacial.