Design of ancestral enzymes for engineering nanobiomaterials.

Abstract

La mejora de las enzimas para su uso industrial, donde las condiciones no son las naturales de las enzimas, es fundamental si queremos que operen de una forma eficiente. En esta tesis utilizamos una técnica llamada Reconstrucción Ancestral de Secuencia (ASR) para mejorar diferentes aspectos se las enzimas de forma simultánea. Hemos reconstruido una Xylanasa y dos monooxigenasas líticas de polisacáridos (LPMO) con el fin de degradar biomasa. Tanto la Xylanasa ancestral como las dos LPMO, todas del precámbrico, mejoran su actividad en cuanto a termo estabilidad, resistencia a pH e incluso son más promiscuas. Confirmando así que la técnica ASR es una alternativa eficiente y de bajo coste para la mejora enzimática. En esta tesis, también confirmo que las enzimas ancestrales pueden utilizarse para obtener nanomateriales a partir de biomasa. La Xylanasa ancestral y una de las LPMO ayudan a una Endoglucanasa ancestral ,que se reconstruyó en una tesis anterior en nuestro laboratorio, a aislar nanocelulosa de sustrato que llamamos 'no ideales' dado que son sustratos de residuos lignocelulósicos. La segunda LPMO se ha reconstruido para aislar nanoquitina a partir de la quitina, de esta forma confirmamos que las enzimas ancestrales son una alternativa eficiente y sostenible en la producción de naobiomateriales a partir de residuos. Además el poder oxidativo de las LMPOs oxidan de forma natural la nanocelulosa y la nanoquitina. El proceso de oxidación de estos nanomateriales implica el uso de productos químicos como TEMPO que comprometerían la biocompatibilidad de los nanomateriales obtenidos. El uso de las enzimas ancestrales en su producción permite obtener nanomateriales "a la carte" de forma totalmente sostenible.