Nuevas enzimas para la producción de bioetanol
La lignocelulosa se compone de polímeros complejos de polisacáridos (celulosa y hemicelulosa) estrechamente unidos a la lignina, que antes de que se puedan fermentar para convertirlos en bioetanol hay que fragmentar primero en moléculas de azúcar mucho más simples. Sin embargo, la estructura densamente compacta de la lignocelulosa es extremadamente resistente a la fragmentación por parte de las enzimas, lo que dificulta su utilización para la producción de bioetanol. Este fue el reto al que se enfrentaron los socios del proyecto DISCO, que estudiaron la utilización de nuevas enzimas para descomponer la lignocelulosa y el funcionamiento de las mismas. Para ello eligieron como fuentes de biomasa lignocelulósica la paja y el salvado de trigo, mazorcas de maíz y pícea, que son de los que se dispone fácilmente. Los miembros del consorcio desarrollaron métodos de pretratamiento que, modificando la estructura y la química de la biomasa, mejoran el acceso de las enzimas a las materias primas. A continuación utilizaron las enzimas para hidrolizar los restos sólidos que quedan de la lignocelulosa tras el pretratamiento y analizaron química y microscópicamente los residuos de la hidrólisis. Las diferentes especies microbianas responsables de la descomposición de la biomasa vegetal ofrecen una abundante fuente de enzimas capaces de fragmentar eficientemente la celulosa y la hemicelulosa en azúcares fermentables. Los socios del proyecto DISCO utilizaron tres estrategias diferentes para identificar los microorganismos adecuados: el cribado funcional a partir de cultivos de hongos, el cribado funcional de bibliotecas metagenómica y el cribado in silico de genomas fúngicos. De este modo seleccionaron inicialmente cerca de setecientas cepas fúngicas, de las cuales el 70 % eran aislados del suelo hasta ahora desconocidos. El análisis de las mezclas de enzimas fúngicas para diversas actividades hemicelulasa y celulasa llevó al descubrimiento de decenas de cepas fúngicas adecuadas. Sin embargo, las mezclas de enzimas producidas por los cultivos de hongos eran habitualmente complejas con muchas actividades que actúan sinérgicamente. Esto planteaba un reto importante de cara a la evaluación de los diferentes componentes enzimáticos. Los socios del proyecto utilizaron una estrategia de cribado in silico a partir de bibliotecas metagenómicas de genomas fúngicos basado en la detección de secuencias que codifican enzimas con funciones similares. De este modo los científicos de DISCO pudieron seleccionar enzimas que, en condiciones de laboratorio, los hongos de tipo salvaje no llegan a producir en cantidades detectables. Las investigaciones de minería genómica incluyeron, entre otras, la especie propiedad de uno de los socios Myceliophthora thermophila C1 y dieron lugar al descubrimiento de veintiún nuevos genes que se caracterizaron y probaron. Los socios de DISCO lograron desarrollar herramientas eficaces y rentables para la hidrólisis total de la biomasa lignocelulósica, lo que contribuirá a mantener el liderazgo europeo en producción industrial de enzimas. La hidrólisis total de la biomasa lignocelulósica facilitará el desarrollo de nuevas aplicaciones enzimáticas de gran volumen para la industria europea y servirá de acicate a las pequeñas y medianas empresas (PYME) innovadoras.
