Abstracto

Congreso de Biotecnología 2015: Mejora de la actividad y la termoestabilidad de la lacasa Trametes versicolor IBL-04 mediante la inmovilización de perlas de quitosano - Muhammad Asgher - Universidad de Agricultura

Muhammad Asgher y Sadia Noreen

 La enzima lacasa tiene enormes aplicaciones en diversos procesos industriales, incluyendo la deslignificación de biomasa, biopulpeo en papel y pulpa, como agente de lavado a la piedra de mezclilla, detergentes, biorremediación y desarrollo de biosensores. La lacasa monomérica de 66 kDa producida por Trametes versicolor IBL-04 en SSF de mazorcas de maíz (911 U/mL) se purificó mediante precipitación con sulfato de amonio, diálisis, cromatografía de intercambio iónico y filtración en gel. La lacasa purificada se inmovilizó utilizando quitosano como material de soporte y glutaraldehído como agente activador/reticulante. La concentración de quitosano del 2,5% fue óptima para la preparación de perlas de quitosano de tamaño 2,0 mm más estables activadas con 1,5% de glutaraldehído para la mejor inmovilización de la lacasa. La microscopía electrónica de barrido mostró que las perlas con lacasa inmovilizada en la superficie tenían forma esférica y una gran área superficial. Se encontró que la lacasa inmovilizada era catalíticamente más vigorosa y estable y funcionó en un amplio rango de pH 3-6 y temperatura 45-65 oC. La lacasa inmovilizada con perlas de quitosano tuvo 936 U/mL a pH 6 y 60 °C y mejoró el comportamiento térmico. La lacasa inmovilizada con perlas de quitosano tuvo valores más altos de Km (93 μM) y V-max 944 μM/min en comparación con su contraparte soluble, lo que demuestra su mayor eficiencia catalítica. Las características cinéticas y de termoestabilidad de la lacasa inmovilizada con perlas de quitosano reflejan que la enzima tiene potencial para su uso en biotecnología industrial y ambiental. La disposición de compuestos mineralizantes de lignina de los crecimientos de descomposición blanca tiene una enorme perspectiva sinérgica para la biorremediación oxidativa de varios venenos dañinos y muchos otros usos mecánicos. La inmovilización permite la reutilización de catalizadores y los convierte en biocatalizadores modernos, significativos y conservadores. El Schizophyllum collective IBL-06 fue desarrollado para la liberación de lignina peroxidasa (LiP) en el modo de maduración en estado sólido pre-mejorado del rastrojo de maíz. Se registró un alto rendimiento de lignina peroxidasa (1347,3 U/mL) en el sobrenadante de cultivo en bruto. La LiP se filtró (5,65 veces) mediante un proceso de cuatro etapas prenormalizado que incluía fraccionamiento con sulfato de amonio, diálisis, intercambio de partículas de celulosa DEAE y cromatografía en segmentos Sephadex G-100. El polipéptido único de 38 kDa S. collective IBL-06 LiP se movió como una banda transparente solitaria tanto en geles locales como SDS-PAGE. Luego, el compuesto refinado se inmovilizó en glóbulos de quitosano activados con glutaraldehído (agente de reticulación). La microscopía electrónica de barrido (SEM) se utilizó para confirmar la unión de LiP en los glóbulos de quitosano. El potencial de decoloración del color del material más notable (95,45 %) se observó con el producto químico inmovilizado con quitosano a 30 °C sin daños hemolíticos. Los glóbulos de quitosano LiP mantuvieron aproximadamente más del 70 % de actividad después de tres ciclos repetidos que gradualmente disminuyeron al 35 % después del séptimo ciclo de reutilización. Se descubrió que el LiP inmovilizado mostró mejores propiedades de evacuación del color que el LiP libre. Mayor estabilidad térmica,Los puntos de quitosano inmovilizados con menor Kman y alto Vmax se destacan por su idoneidad para diversas aplicaciones biotecnológicas y modernas. Palabras clave: Schizophyllum cooperative IBL-06, lignin peroxidasa, inmovilización de glóbulos de quitosano, representación, decoloración del color. Presentación Los catalizadores son partículas proteicas complejas nitrogenadas con capacidades sinérgicas explícitas que son creadas por células vivas para catalizar las respuestas bioquímicas requeridas para siempre (Alam et al., 2009). Los compuestos tienen excelentes propiedades, como acción sinérgica, alta selectividad y particularidad. A pesar de todos estos atributos, también tienen algunas desventajas. Como solubilidad en medios de reacción, inestabilidad, termoconfiabilidad, por lo que es difícil recuperar los catalizadores de la mezcla de reacción (Chen et al., 2012). Como resultado de este problema, algunas propiedades de las proteínas deben mejorarse antes de su uso a escala mecánica para reducir el costo de un proceso de mezcla. La solidez operativa, la reutilización y la recuperación de los catalizadores aplicados en el proceso mecánico se pueden mejorar mediante el uso de efectos mutagénicos, diseño hereditario y la inmovilización de proteínas o modificaciones del proceso (Asgher et al., 2013a). Las propiedades de las proteínas, como la eficacia sinérgica, la particularidad y los diferentes usos en formas modernas, están reemplazando progresivamente las estrategias de compuestos habituales en los centros de investigación, así como en las empresas. Sin embargo, la comercialización de proteínas se realiza a un ritmo más lento debido a su elevado coste y a problemas de capacidad (Asgher et al., 2013a; Shi et al., 2003). Las técnicas de inmovilización ayudan a crear productos químicos estables, recuperables y reutilizables para aplicaciones mecánicas y ambientales de múltiples propósitos, lo que produce importantes ventajas económicas (Asgher et al., 2008b). Los detalles del catalizador inmovilizado tienden a verse afectados por las propiedades básicas del compuesto, así como por la red de soporte (Wang et al., 2012). Las conexiones particulares entre el material portador y el catalizador le dan a los productos químicos modificados propiedades bioquímicas, dinámicas, mecánicas y compuestas únicas. La mayoría de las estrategias de inmovilización de proteínas (compuestos) utilizadas con mayor frecuencia son la inmovilización superficial, la adsorción y el enredo (Thakur et al., 2015). Mientras que, el enredo o el epítome se elige sobre la restricción de la superficie debido a que es más simple, menos costoso y útil y la estructura del catalizador permanece segura (Asgher et al., 2012c). Se han considerado varias estrategias para el tratamiento de efluentes modernos de materiales y corrupción de color que no son económicamente y ambientalmente apropiadas. Estas realidades seguramente requieren el desarrollo de una tecnología eficaz, rentable y benéfica para la desintoxicación y corrupción de efluentes mecánicos que contienen colores. En la actualidad las estrategias esenciales aplicadas The Journal of Animal and Plant Sciences, 26(5): 2016, Página: 1451-1463 ISSN: 1018-7081 Parveen et al., The J.Anim. Plant Sci. 26(5):2016 1452 para el tratamiento de efluentes materiales que dependen de métodos físicos o de cocción, que son insondablemente costosos y la recolección de lodos compactados da como resultado fiascos ecológicos (Alam et al., 2009; Parshetti et al., 2012). Por otro lado, los procedimientos biosensibles ofrecen innovaciones de remediación razonables y respetuosas con el medio ambiente y simplemente no crean grandes cantidades de lodos (Bilal et al., 2015). El interés en la nueva práctica de biocatalizadores se ha expandido durante las últimas dos décadas en vista de los usos crecientes de xenobióticos, la corrupción de estos brebajes sintéticos no es convincente y capaz con los procedimientos compuestos habituales (Missau et al., 2014). Los basidiomicetos; crecimientos de descomposición blanca (WRF) son los seres vivos de pequeña escala que ampliamente leen para la corrupción moderna del color. Sin embargo, no se ha demostrado que los productos químicos ligninolíticos (LiP, MnP, Lac) de WRF se hayan incluido durante el proceso de decoloración del color (Cheng et al., 2007; Maciel et al., 2010). El LiP tiene un potencial redox increíble y una amplia gama de aplicaciones en diferentes métodos mecánicos. El LiP refinado de Kocuria rosea reveló una mayor acción sinérgica para decolorar los colores sensibles a través de diferentes grupos, lo que demuestra que es una peroxidasa increíblemente versátil (Qiu et al., 2009). Biografía Muhammad Asgher es el presidente del Departamento de Bioquímica de la Universidad de Agricultura de Faisalabad. Se graduó en 1985 en Gujranwala y obtuvo su maestría en 1988, su maestría en filosofía en 1993 y su doctorado en 1998 en la materia de Bioquímica de la Universidad de Agricultura de Faisalabad, Pakistán. En 2002, recibió una beca de la UNESCO en biotecnología y en 2004, una beca postdoctoral de un año de la HEC para trabajar en la producción, purificación e inmovilización de enzimas industriales en la Universidad de Waterloo, Canadá. En 2009, la HEC le otorgó una beca de licencia sabática para aprender técnicas avanzadas de inmovilización de enzimas en la Universidad de Waterloo, Canadá. Después de otros 5 años, recibió una beca de investigación sabática del Laboratorio de Biotecnología de la Universidad de Waterloo, Canadá, para investigación colaborativa y capacitación en producción y caracterización de biocompuestos. También tiene en su haber 2 cursos nacionales y 5 internacionales de capacitación en investigación de posgrado. Se incorporó a la Universidad de Agricultura de Faisalabad (Pakistán) como profesor de bioquímica en 1990. Debido a su destacado rendimiento académico, fue ascendido a profesor asistente en 1999, profesor asociado en 2004, profesor en 2007 y profesor TTS en 2010. Ha estado guiando a los estudiantes de posgrado en investigación y hasta el momento ha formado a 124 estudiantes de investigación como supervisor principal, incluidos 10 estudiantes de doctorado, 36 de maestría y 78 de maestría, para proporcionar mano de obra capacitada a la industria y la academia. Como investigador, centró sus investigaciones en la producción, purificación, caracterización e inmovilización autóctonas de enzimas microbianas y sus aplicaciones industriales.Ha ganado y ejecutado numerosos proyectos de investigación como IP y Co-IP.