Expresión recombinante y caracterización de una xilanasa bacteriana con aplicación potencial en la producción de etanol celulósico

PICCINI, FLORENCIA; MARRERO DÍAZ DE VILLEGAS, RUBÉN ; CAMPOS, ELEONORA; ONTAÑON, ORNELA; GARRIDO, MERCEDES; GHIO, SILVINA; WIRTH, SONIA

Buenos Aires

Congreso; V Congreso Argentino de Microbiología de Alimentos (CAMA 2019); 2019

Asociación Argentina de Microbiología

Introducción y Objetivos: La sacarificación enzimática es el cuello de botella para la producción de etanolcelulósico dado el alto costo económico asociado a la producción de enzimas y la variedad de las actividadesenzimáticas necesarias para la degradación de lignocelulosa. Los extractos enzimáticos de celulasas que seutilizan actualmente provienen de hongos filamentosos que secretan una variedad de enzimas celulolíticas. Lamayoría de las mezclas naturales deben ser complementadas con enzimas adicionales, como beta-glucosidasasy hemicelulasas (xilanasas y beta-xilosidasas). En este contexto, se expresó en forma recombinante unaxilanasa potencial, GH10XynC, proveniente de un aislamiento de Cellulomonas sp. que había sido detectada ensobrenadante de cultivo en biomasa.Materiales y Métodos: Por alineación de secuencias y modelado molecular, se predijo una estructurabimodular para GH10XynC, constituida por un dominio catalítico de la familia GH10, característico deendoxilanasas, y un dominio de unión a carbohidratos CBM2. La actividad de la enzima recombinante fuecaracterizada sobre xilooligosacáridos (XOS) y sobre xilanos puros de distinto origen, así como sobre xilanocontenido en biomasa lignocelulósica. Los productos de hidrólisis se detectaron por reacción de los azúcaresreductores con ácido dinitrosalicílico (DNS), HPLC y/o TLC.Resultados: rGH10Xync presentó actividad sobre xilano en un rango mesófilo de temperatura y pH, con unmáximo a pH 6 y 50ºC, y buena estabilidad térmica a 40ºC. El producto principal de hidrólisis de xilano y deXOS fue xilobiosa (X2), seguido de xilotriosa (X3) y xilosa (X1). La enzima mostró una actividad preferencialsobre XOS largos y no fue activa sobre xilobiosa. Estos resultados confirman que rGH10XynC tiene actividadendo-1,4-beta-xilanasa (EC 3.2.1.8). No se detectó actividad de rGH10XynC sobre sustratos celulósicos.rGH10XynC fue activa sobre xilano puro de distinto origen y composición (glucuronoxilano y arabinoxilano);también, sobre xilano contenido en biomasa lignocelulósica compleja (pajas de cebada y de trigo y marlo demaíz dulce pretratados por extrusión y residuo agrícola de caña de azúcar). La actividad de rGH10XynC sobrexilano se mantuvo en el orden de 300-400 U/mg en condiciones óptimas, lo que es comparable con la actividadde xilanasas bacterianas comerciales. Además, la enzima preservó más de un 40% de su actividad a 30ºC y enpresencia de etanol (5%), condiciones asociadas a procesos de obtención de etanol celulósico en los que lospasos de sacarificación y de fermentación de glucosa y xilosa (SSCF) están integrados.Conclusiones: En su conjunto, estos resultados sugieren que rGH10XynC podría ser aplicada en la producciónde etanol celulósico por procesos tradicionales o de SSCF, o en otras actividades industriales, tales como elblanqueamiento de papel y la obtención de prebióticos que se adicionan a alimentos de consumo humano.