Diseño e ingeniería de lacasas quiméricas por evolución dirigida para el tratamiento de biomasa vegetal

摘要

Las lacasas son oxidasas multicobre que se encuentran ampliamente distribuidas en la naturaleza aunque los principales productores de estas enzimas son los hongos basidiomicetos de la podredumbre blanca de la madera, los únicos organismos capaces de degradar completamente la lignina. Las lacasas catalizan la oxidación de una gran variedad de compuestos aromáticos acoplada a la reducción de oxígeno a agua. Además, su capacidad catalítica puede ampliarse en presencia de mediadores redox, compuestos de bajo peso molecular que, una vez oxidados por la lacasa, pueden oxidar otros compuestos que en principio no son sustrato de la enzima. Debido a su amplio rango de sustratos y a sus bajos requerimientos catalíticos, las lacasas y los sistemas lacasa-mediador tienen un gran potencial biotecnológico, particularmente en procesos de tratamiento de la biomasa vegetal como son la producción de pasta de papel o de biocombustibles de segunda generación. Además, en estos procesos se generan una gran cantidad de residuos ricos en fenoles derivados de la lignina que pueden actuar como mediadores de lacasa, y cuyo uso podría reducir los costes y el impacto medioambiental del proceso. Sin embargo, para la aplicación industrial de las lacasas puede ser necesario recurrir a la ingeniería de proteínas para ajustar sus propiedades catalíticas a las condiciones de operación. En trabajos previos se ha descrito la evolución dirigida de dos lacasas de alto potencial redox procedentes de los basidiomicetos PM1 (PM1L) y Pycnoporus cinnabarinus (PcL). Las variantes evolucionadas de estas lacasas, OB1 y 3PO, respectivamente, son el punto de partida de esta tesis doctoral...