Desarrollo de sistemas para la inmovilización de proteínas y sus aplicaciones biotecnológicas

Abstract

El reto principal relacionado con los sistemas de inmovilización de proteínas para aplicaciones biotecnológicas, como por ejemplo el desarrollo de biorreactores y biosensores, continúa siendo el lograr que la proteína se una de manera estable a la superficie o soporte de inmovilización reteniendo la mayor parte de su actividad biológica. Dentro de las estrategias de inmovilización, los métodos no covalentes tienen importantes ventajas: son procedimientos suaves, no requieren la modificación química de la proteína, disminuyendo así el riesgo de pérdida de actividad y/o desnaturalización, y son métodos en la mayoría de los casos reversibles, lo que permite la reutilización de las superficies y soportes de inmovilización. Adicionalmente, la utilización de polipéptidos de afinidad suplementa el grado de especificidad necesario del que carecen muchos métodos de adsorción puramente físicos, al dirigir u orientar la inmovilización de la proteína a través de interacciones de afinidad entre la etiqueta y el soporte de inmovilización. En el presente trabajo se evalúa el papel de dos etiquetas de afinidad, BioF (módulo de unión a bioplásticos del tipo de los polihidroxialcanoatos de Pseudomonas putida KT2442) y C-LytA (módulo de unión a colina de la amidasa LytA de Streptococcus pneumoniae), en diferentes aplicaciones biotecnológicas como son la construcción de plásticos bioactivos, electrodos enzimáticos, el desarrollo de biorreactores enzimáticos y el desarrollo de métodos eficientes para la purificación de proteína recombinante. En este estudio se hace una caracterización de estos sistemas de inmovilización y se exploran novedosas aplicaciones que les confieren un alto valor añadido y por tanto los hacen más competitivos frente a otros sistemas comerciales similares. Bibliografía más relevante: 1- Ansari, S.A., Husain, Q. (2012) Potential applications of enzymes immobilized on/in nano materials: a review. Biotechnol Adv. 30, p. 512-523. 2- Champagne, P.P., Ramsay, J.A. (2007) Reactive blue 19 decolouration by laccase immobilized on silica beads. Appl Microbiol Biotechnol. 77, p. 819-823. 3- Fong, B.A., Wu, W.Y., Wood, D.W. (2010) The potential role of self-cleaving purification tags in commercial-scale processes. Trends Biotechnol. 28, p. 272-279. 4- García, P., Moscoso, M., Rodríguez-Cerrato, V., Yuste, J., García, E. (2010) Streptococcus pneumoniae: from molecular biology to host-pathogen interactions. J Appl Biomed 8, p.131-140. 5- Maestro, B., Galán, B., Alfonso, C., Rivas, G., Prieto, M.A., Sanz, J.M. (2013) A new family of intrinsically disordered proteins: Structural characterization of the major phasin PhaF from Pseudomonas putida KT2440. PLoS ONE 8: e56904. doi:10.1371/journal.pone.0056904. 6- Maestro, B., Velasco, I., Castillejo, I., Arévalo-Rodríguez, M., Cebolla, A., Sanz, J.M. (2008) Affinity partitioning of proteins tagged with choline-binding modules in aqueous two-phase systems. J Chromatogr A. 1208, p. 189-196. 7- Moldes, C., García, P., García, J.L., Prieto, M.A. (2004) In vivo immobilization of fusion proteins on bioplastics by the novel tag BioF. Appl Environ Microbiol. 70, p. 3205-3212. 8- Prieto, M.A., Bühler, B., Jung, K., Witholt, B., Kessler, B. (1999) PhaF, a polyhydroxyalkanoategranule-associated protein of Pseudomonas oleovorans GPo1 involved in the regulatory expression system for pha genes. J Bacteriol 181, p. 858-868. 9- Sanz, J.M., López, R., García, J.L. (1988) Structural requirements of choline derivatives for 'conversion' of pneumococcal amidase. A new single-step procedure for purification of this autolysin. FEBS Lett. 232, p. 308-312. 10- Somleva, M.N., Peoples, O.P., Snell, K.D. (2013) PHA bioplastics, biochemicals, and energy from crops. Plant Biotechnol J. 11, p. 233-252.