Desarrollo de una plataforma enzimática para la degradación de plásticos sintéticos

FROSIO, TOMÁS; FRESCURA, JULIETA M; ROJAS, NATALIA L

Bernal

Jornada; V Jornadas de Investigadores e Investigadoras en Formación en Ciencia y Tecnología (JIF); 2023

Universidad Nacional de Quilmes

La acumulación de plásticos en el ambiente genera graves consecuencias ecológicas y económicas, como resultado de su producción masiva, manejo inadecuado, su baja tasa de reciclaje y su alta persistencia en el ambiente asociada a su resistencia a la degradación biótica y abiótica. Los tratamientos tradicionales de estos residuos conllevan un impacto negativo sobre el ambiente exponiendo la necesidad de desarrollar nuevos sistemas eficientes y sustentables. La biorremediación mediante el empleo de enzimas es una alternativa prometedora para este fin. El objetivo de este trabajo es seleccionar y producir en Pichia pastoris enzimas microbianas capaces de despolimerizar dos de los plásticos más utilizados en la actualidad: tereftalato de polietileno (PET) y cloruro de polivinilo (PVC), y evaluar su aplicación para el tratamiento de residuos de estos plásticos.Inicialmente, se llevó adelante una búsqueda de reportes sobre enzimas con las actividades de interés. En función de sus características bioquímicas, se seleccionaron una IsPETasa mutante W159H/F229Y y una MHETasa silvestre, ambas de Ideonella sakaiensis(1), junto a una cutinasa LCC (de origen biológico desconocido) mutante ICCG(2) para la degradación de PET, y una lignina peroxidasa H8 de Phanerochaete chrysosporium BKM-F-1767 para la degradación de PVC. Se evaluaron características estructurales y de secuencia considerando su expresión heteróloga en sistemas eucariotas. Las secuencias nucleotídicas resultantes se obtuvieron en forma sintética y se clonaron en vectores inducibles. Mediante protocolos estándar se transformaron las construcciones en P. pastoris X-33, y los clones confirmados por Colony PCR y secuenciación se emplearon para la sobreexpresión de las enzimas de interés. Paralelamente, se desarrolló un método para la determinación cuantitativa de actividad esterasa, necesario para la evaluación preliminar de las enzimas PETasa y cutinasa. Los clones de P. pastoris recombinantes fueron capaces de producir las enzimas LCC y PETasa activas. Estas enzimas fueron aplicadas en la despolimerización de un residuo domiciliario de PET, alcanzándose porcentajes de degradación de ~85% en 30 h a 70 °C (empleando LCC), sin requerir acondicionamiento previo del residuo plástico. En el caso de PETasa, se detectó despolimerización del residuo, y se están desarrollando ajustes en las condiciones experimentales para mejorar la tasa de degradación. Se espera avanzar en el desarrollo de esta plataforma enzimática e implementarla como una alternativa sustentable para el tratamiento de residuos plásticos.