dc.description.abstract | La presente Tesis plantea el estudio de la oxifuncionalización enzimática
de diferentes compuestos alifáticos lineales, principalmente alcanos y
ácidos grasos, catalizada por una serie de peroxigenasas fúngicas
denominadas peroxigenasas inespecíficas (UPO). Se han estudiado en
mayor profundidad las reacciones catalizadas por la peroxigenasa del
hongo Marasmius rotula (MroUPO) y también se han llevado a cabo
estudios con la peroxigenasa de Chaetomium globosum (CglUPO),
comparándose con la peroxigenasa salvaje de Agrocybe aegerita
(AaeUPO) y la peroxigenasa recombinante de Coprinopsis cinerea
(rCciUPO). Estas peroxigenasas, descubiertas recientemente, son capaces
de oxidar una gran variedad de sustratos orgánicos con peróxido de
hidrógeno (H2O2) como único co‐sustrato, presentando además de ésta,
otras importantes ventajas frente a los citocromos P450 (P450), las
enzimas hidroxilantes más versátiles. La conversión de los diferentes
sustratos por las peroxigenasas así como la identificación de los productos
de reacción se llevó a cabo mediante Cromatografía de Gases acoplada a
Espectrometría de Masas (GC‐MS). Finalmente, con objeto de estudiar y
verificar el mecanismo de acción de estas reacciones enzimáticas, se
llevaron a cabo estudios con peróxido de hidrógeno marcado con el
isótopo de oxígeno 18 (H2
18O2).
Los resultados de esta Tesis demuestran que MroUPO cataliza la
oxifuncionalización selectiva de los sustratos estudiados, revelando
importantes y novedosas diferencias con respecto a las otras dos
peroxigenasas (AaeUPO y rCciUPO) estudiadas anteriormente. En estudios
previos se había visto que estas dos últimas peroxigenasas catalizan la
hidroxilación de ácidos grasos saturados en las posiciones subterminales
(‐1 y ‐2) obteniéndose como productos principales los derivados
monohidroxilados en dichas posiciones. Del mismo modo, estas
peroxigenasas son capaces de hidroxilar las posiciones subterminales de
los alcanos a ambos lados de la cadena hidrocarbonada dando lugar a
derivados monohidroxilados (en las posiciones 2 y 3) y dihidroxilados (en
las posiciones 2, ‐1; 2, ‐2 y 3, ‐2). Sin embargo, la peroxigenasa
MroUPO, además de hidroxilar las posiciones subterminales de estos compuestos alifáticos (alcanos y ácidos grasos saturados), es capaz
también de catalizar la hidroxilación terminal de los mismos, dando lugar
finalmente a la producción de ácidos dicarboxílicos. Cabe mencionar la
importancia de esta reacción debido a la dificultad de producir
químicamente la hidroxilación terminal de compuestos alifáticos, así como
el interés industrial de los productos finales, los ácidos dicarboxílicos,
utilizados como “building blocks” o material de partida para la producción
de polímeros.
Otra reacción de interés descubierta en esta Tesis es la descarboxilación
de ácidos mono‐ y dicarboxílicos dando lugar a un ácido con un átomo de
carbono menos en la cadena hidrocarbonada. Esta reacción de
acortamiento de la cadena se inicia con una hidroxilación en el carbono
(adyacente al grupo carboxilo) que tras una nueva hidroxilación da lugar a
un gem‐diol, en equilibrio con el ‐cetoácido, que en presencia de
peróxido de hidrógeno se descarboxila dando lugar a la formación de un
ácido con un carbono menos en la cadena.
Finalmente, esta Tesis también aborda el estudio de las reacciones de
oxifuncionalización de ácidos grasos insaturados por peroxigenasas,
incluyendo MroUPO y CglUPO. En estudios previos con las peroxigenasas
AaeUPO y rCciUPO se había observado que estas enzimas se comportaban
de igual modo frente a sustratos saturados e insaturados, es decir
hidroxilaban las posiciones ‐1 y ‐2 de los ácidos grasos insaturados
“ignorando” la presencia del doble enlace. Sin embargo, se observó que
MroUPO y CglUPO catalizan la epoxidación (e hidroxilación en posiciones
alílicas) de los dobles enlaces en los ácidos grasos insaturados. Esta
reacción es de gran interés industrial ya que los epóxidos de ácidos grasos
se utilizan industrialmente para la síntesis de un gran número de
compuestos como polioles, glicoles y compuestos olefínicos,
estabilizadores para polímeros y plastificantes para el desarrollo de
derivados de cloruro de polivinilo (PVC).
En conclusión, en esta Tesis se han descubierto nuevas reacciones
catalizadas por las UPOs, como son la hidroxilación terminal de alcanos y
ácidos grasos, la descarboxilación de ácidos carboxílicos por MroUPO y la
epoxidación de ácidos grasos insaturados por MroUPO y CglUPO. Aunque aún queda camino por recorrer para mejorar estas reacciones, los
resultados de esta Tesis han contribuido a enriquecer el mundo de la
biocatálisis gracias a estas enzimas fúngicas que, secretadas por hongos,
sólo necesitan la presencia de H2O2 para su funcionamiento. | es |