Del gen a la aplicación: exploración de enzimas modificadoras de lignina y su incorporación en preparados multienzimáticos para la industria

Abstract

La lignina es un polímero aromático complejo presente en la biomasa lignocelulósica, cuya estructura recalcitrante representa un desafío tanto para la valorización de residuos industriales como para la sostenibilidad de procesos como la producción de pulpa y papel. Las enzimas modificadoras de lignina (EML), entre ellas peroxidasas y laccasas, constituyen herramientas biotecnológicas con alto potencial para promover una transición hacia procesos industriales más limpios y eficientes. En esta tesis se exploraron nuevas EML de origen bacteriano, con especial énfasis en enzimas provenientes de microorganismos antárticos, abordando su caracterización bioquímica y estructural, así como su aplicación en bioprocesos de modificación de lignina. Los objetivos incluyeron la producción recombinante y caracterización de una peroxidasa tipo DyP, la identificación genómica y expresión de una laccasa bacteriana, y la evaluación de la acción individual y combinada de ambas enzimas en preparados multienzimáticos. Se caracterizó una peroxidasa tipo DyP proveniente de Pseudomonas sp. AU10, aislada de la Antártida. La enzima recombinante (rDyP-AU10) presentó actividad oxidativa a bajas temperaturas y capacidad para modificar lignina kraft, generando fenoles, aldehídos y cetonas. Estos resultados demuestran su potencial para aplicaciones en bioblanqueo, biotransformación de lignina y biorremediación. Asimismo, se realizó el análisis genómico de Sinorhizobium meliloti CE52G, identificándose una laccasa periplásmica con dominios multicobre conservados. Si bien se implementaron distintas estrategias de expresión recombinante en Escherichia coli, no se logró obtener una forma catalíticamente activa de la enzima, lo que evidenció los desafíos asociados al plegamiento correcto y la incorporación de cobre en estas oxidasas bacterianas. Finalmente, se evaluó la acción conjunta de rDyP-AU10 y una laccasa comercial sobre lignina kraft y pulpas celulósicas industriales, observándose efectos complementarios en la modificación química de la lignina. En conjunto, los resultados aportan conocimiento original sobre la diversidad y funcionalidad de EML bacterianas, destacando el potencial biotecnológico para generar procesos industriales sostenibles.