Biotransformación de esteroles para la obtención de compuestos de alto valor agregado

Abstract

Los fármacos esteroidales son usados para un amplio rango de propósitos terapéuticos, representado uno de los más grandes sectores de la industria farmacéutica. Es conocido que las transformaciones microbianas de esteroides para la producción de fármacos son uno de los ejemplos más exitosos de procesos biotecnológicos aplicados a escala industrial. Estas permiten obtener precursores e intermediarios claves para la síntesis de fármacos mediante procesos que cumplan con los principios de la química verde y el desarrollo sustentable. En este contexto es que surge el interés de investigar la biotransformación de esteroides en productos de mayor valor agregado. En esta tesis se realizó el aislamiento de microorganismos desde efluentes de lavado de lana ricos en esteroles con el fin de encontrar biocatalizadores capaces de transformar esteroides. Como resultado, se logró recuperar 15 bacterias, 8 hongos filamentosos y 2 levaduras. La mayoría de ellos fueron identificados utilizando distintas metodologías: métodos moleculares, observación de las características macroscópicas y microscópicas de hongos filamentosos e identificación de bacterias empleando pruebas bioquímicas primarias y MALDI-TOF MS. Además, los microrganismos fueron caracterizados en función de sus capacidades catalíticas realizando la detección de actividades epoxihidrolasas, esterasas, lipasas y Baeyer-Villiger monooxigenasas en células enteras. Al mismo tiempo, se evaluó la capacidad de biotransformación del colesterol en los microorganismos aislados. Cuatro bacterias y cinco hongos filamentosos, identificados como Acinetobacter sp., Exiguobacterium sp., Tsukamurella sp., Streptomyces sp., Fusarium sp., Trichoderma sp., Trichoderma koningiopsis y las dos cepas de Mucor circinelloides mostraron la capacidad de transformar el colesterol, obteniéndose los productos 7-hidroxicolesterol, colesterona y 5,6-epoxicolesterol. Por otra parte, las bacterias capaces de transformar el colesterol fueron evaluadas en la biotransformación de los ácidos litocólico y cólico. De esta forma se logró determinar que Tsukamurella sp. es un biocatalizador novedoso para la obtención de los ácidos 3-cetolitocólico y 3-cetocólico. Fueron estudiadas distintas condiciones de las reacciones de biotransformación de xxi esteroides con esta bacteria, incluyendo el escalado de la oxidación del ácido litocólico a un fermentador de 5 L. Al mismo tiempo, se logró identificar la secuencia de los genes que codifican para varias enzimas relacionadas a la biotransformación de sustratos esteroidales en la secuencia genómica de Tsukamurella sp. De esta forma, este trabajo contribuye al desarrollo de las biotransformaciones de esteroides aportando nuevos biocatalizadores para obtener compuestos con potencial aplicación en síntesis de fármacos y/o con actividad farmacológica por sí mismos