Biotransformaciones y biocatálisis como herramientas para un aprovechamiento sustentable de la biodiversidad

KURINA SANZ MB

Conferencia; XIII Simposio Latinoamericano de Farmacobotánica; 2010

Biotransformaciones y biocatálisis como herramientas para un aprovechamiento sustentable de la biodiversidad Marcela Kurina-Sanz INTEQUI-CONICET. Área de Química Orgánica Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Universidad Nacional de San Luis. Chacabuco y Pedernera 5700 San Luis. Argentina. marcelakurina@gmail.com Las interacciones que presentan diferentes tipos de organismos con otros componentes bióticos de su entorno involucran una diversidad de procesos que, en el intento de ser dilucidados, han permitido el desarrollo de áreas de investigación como el metabolismo del estrés y las actividades aleloquímicas. Una interacción muy común es la de las plantas con los hongos, principalmente aquellos fitopatógenos. El metaboloma vegetal se modifica drásticamente ante el ataque de ciertos hongos debido a la inducción de rutas biosintéticas relacionadas con la defensa. Paralelamente, los hongos despliegan diversas estrategias de detoxificación, estando mayoritariamente involucrados procesos mediados por enzimas como las monooxigenasas P450 en la transformación de sustratos xenobióticos. Esto es particularmente importante en especies del género Aspergillus poseedoras de la mayor familia de P450 hasta ahora conocida. Por ejemplo A. oryzae y A. niger presentan 155 y 150 enzimas P450, respectivamente. En esta exposición se presentarán trabajos en los que se estudia, utilizando métodos clásicos de biotransformación a célula entera, diferentes procesos mediados por hongos del mencionado género. Uno de ellos consiste en el análisis de la capacidad de diferentes especies y cepas del género Aspergillus para biotransformar cumarina y sus derivados. Se discutirán los resultados de las correspondientes cinéticas de biotransformación, del empleo de diferentes condiciones de incubación e inhibidores enzimáticos que permitieron delinear una ruta de metabolización. Otro trabajo se basa en la racionalización de resultados observados en la búsqueda de actividades antimicrobianas de derivados de productos naturales examinando la detoxificación de compuestos antifúngicos de naturaleza fenilpropanoide llevada a cabo por A. terreus lo que justifica su diferente susceptibilidad en comparación con otras especies de su género. Se expondrá también un análisis del comportamiento de A. niger sobre compuestos esteroidales epoxidados discutiendo aspectos regio y estereoquímicos de las biorreacciones de hidrólisis. Bajo una mirada aún más pragmática es posible tratar de aprovechar las competencias de cualquier tipo de organismo, en particular de cultivos de bacterias, hongos y vegetales como fuente de enzimas para catalizar una reacción particular en procesos denominados biocatalíticos. Estos presentan la ventaja de ser altamente estéreo-, quimio- y/o regioselectivos, además de ser de bajo impacto ambiental y desarrollarse en condiciones suaves de temperatura, pH y presión. La diversidad de las rutas metabólicas microbianas ha sido explotada exitosamente en síntesis orgánica. Recientes avances se han logrado en el uso de enzimas multifuncionales y del concepto de promiscuidad catalítica. Menos abordada está la originalidad de los caminos biosintéticos secundarios de vegetales que ofrecen alternativas únicas o difícilmente encontradas en otros organismos. A pesar de las ventajas metodológicas que representa el uso de enzimas aisladas y los sistemas de reciclado de cofactores, estas herramientas se encuentran todavía en incipiente desarrollo. Consecuentemente, el uso de células enteras vegetales sigue cobrando gran importancia ya que pueden explotarse como biocatalizadores mediante el empleo de material de plantas silvestres o cultivadas, órganos específicos desarrollados in vitro, o células indiferenciadas. Entre las reacciones más preciadas que pueden catalizar están las O-glicosidaciones, la formación de ésteres de azúcares y las reducciones selectivas. En esta instancia se mostrarán resultados obtenidos por nuestro grupo en cuanto a la preparación de alcoholes secundarios de alta pureza óptica mediante el empleo de biocatalizadores vegetales en dos estrategias: la resolución cinética y cinético-dinámica de racematos y la reducción estereoselectiva de cetonas proquirales con alcoholdeshidrogenasas. Este tipo de trabajos esta orientado hacia la ampliación del “tool kit enzimático” disponible para la preparación de compuestos de alto valor agregado. Estas metodologías que utilizan en forma racional los recursos renovables apuntan al desarrollo de una industria limpia y sostenible que conviva en forma amigable con el medio ambiente. Agradecimientos: CONICET- UNSL (PROICO 7301), ANPCyT (PICT352) y CONICET (PIP6228) por el apoyo financiero.