La dextranasa a lo largo de la industria azucarera
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Efraín Rodríguez Jiménez La dextranasa en la producción de azúcar Biotecnología Aplicada 2005; Vol.22, No.1 14 y 12.0, y su máximo de actividad, con el pH igual a 7.0 y la temperatura de 35 ºC. En 1981, investigadores japoneses de la compañía Sankyo publicaron la caracterización de las dextrana- sas producidas por una cepa del hongo Chaetomium gracile, aislada desde los años 60 [20]. Las dos enzimas identificadas resultaron ser estables con el pH entre 5.5 y 11.0, con el óptimo de actividad con el pH igual a 5.5, la temperatura de 65 ºC, y muy estables a temperaturas inferiores a esta. Desde esos momentos iniciales, entre las dextra- nasas identificadas y caracterizadas, producidas por bacterias y hongos, la del C. gracile toleró la temperatura más elevada y tuvo funcionalidad en un rango bastante amplio del pH. El primer reporte de una dextranasa producida por levadura, específicamente por una cepa de Lipomyces starkeyi en presencia de dextrana, se realizó en 1983 y, seguidamente, investigadores de la Universidad de Louisiana, obtuvieron un mutante de esta, que produjo la dextranasa en presencia de glucosa, como sustrato más barato [21]. La enzima producida fue estable con el pH entre 2.5 y 7.0 y alcanzó la máxima actividad con el pH igual a 5.0 y a 55 ºC. En 1984 apareció publicada por investigadores de la India, la identificación de la dextranasa secretada por una cepa del hongo Penicillium aculeatum [22]. Por vez primera en la nota introductoria del trabajo apareció el significado de la aplicación de la dextranasa en la industria azucarera. La enzima resultó muy estable en su estado crudo, con el máximo de actividad con el pH entre 4.5 y 5.6, y la temperatura igual a 50 ºC. En 1984, investigadores soviéticos publicaron los estudios con nuevas dextranasas de cepas de los hongos Penicillium piscarium, Aspergillus insuetus y Aspergillus ustus [23]. En lo adelante, continuaron las publicaciones de estudios del aislamiento y la caracterización de dextranasas de diversos hongos y bacterias, así como su evaluación en la hidrólisis de los polisacáridos existentes tanto en el entorno bucal como en el proceso azucarero. En 1986, investigadores estadounidenses reportaron el aislamiento de una cepa de Streptococcus sobrinus del entorno bucal, productora de dextranasa, con el objetivo, entre otros, de que una vez lograda la enzima pura, se pudiera obtener un inmunógeno contra los Streptococcos orales causantes de las caries dentales. En 1987, investigadores nigerianos publicaron la producción de dextranasa por una cepa del hongo toxigénico Aspergillus clavatus, encontrada en el pienso de aves de corral [24]. Varios estudios desarrollados en Cuba en 1988 posibilitaron aislar cepas productoras de dextranasa a partir de los hongos Penicillium funiculosum y Penicillium purpurogenum [25, 26]. La caracterización posterior de la cepa de P. funiculosum aportó su reidentificación como Penicillium minioluteum [27]. La enzima producida por este hongo en presencia de dextrana presentó la máxima actividad con el pH entre 4.5 y 5.0 y la temperatura igual a 35 ºC [28]. En 1988, investigadores japoneses reportaron la producción de dextranasa por una cepa de Arthrobacter globiformis, la cual presentó ligera termotolerancia al mantener el 20% de su actividad enzimática a 70 ºC [29]. Este fue el primer reporte sobre una dextranasa bacteriana que toleró una temperatura superior a 40 ºC. Las técnicas de la recombinación genética disponibles ya en la década de los 80 se aplicaron en este campo. El primer reporte de una dextranasa recombinante apareció en 1991, por investigadores del Colegio de Medicina de la Universidad de Florida, acerca de la expresión del gen de Streptococcus salivaris en Escherichia coli [30]. Seguidamente, en 1993, investigadores japoneses dieron a conocer la expresión de la dextranasa de la cepa CB-8 de Arthrobacter sp. en la bacteria Streptococcus
para realizar terapia preventiva de caries [31]. El desarrollo alcanzado por la biología molecular en Cuba, posibilitó que en 1993 un grupo de investigadores del Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología, obtuvieran una cepa de la levadura metilotrófica Pichia pastoris, que expresó el gen del hongo Penicillium miniuloteum y secretó, al medio de cultivo, un elevado nivel de la dextranasa recombinante de forma activa [32]. Esta constituyó la primera levadura productora de dextranasa recombinante que se obtuviera. La enzima lograda incrementó el valor de la temperatura óptima a 57 ºC en relación con la dextranasa natural del propio hongo; pero, de forma similar en ambas dextranasas, a temperatura superior a la óptima, la actividad enzimática cayó drástica- mente. El rango del pH en el cual alcanzó la máxima actividad se conservó entre 4.0 y 5.0. En 1994, investigadores japoneses publicaron estudios acerca de la expresión intracelular en E. coli de la dextranasa de Arthrobacter globiformis [33], e investigadores estadounidenses, acerca de la expresión, en el mismo hospedero, de la dextranasa de Strep-
4 000 U/mg de proteína y la actividad máxima la alcanzó con el pH igual a 5.3 y temperatura de 39 ºC. A pesar de la aparición de dextranasas recombi- nantes, la identificación de cepas productoras de dextranasa continuó. En 1994, investigadores polacos dieron a conocer el aislamiento de una cepa del hongo
enzima [35]. La dextranasa producida por este resultó ser relativamente estable en estado crudo y alcanzó la actividad máxima con el pH igual a 5.0 y a 50 ºC. Los trabajos de expresión de genes bacterianos codificantes para la dextranasa continuaron en Japón durante 1995, y se publicó la expresión intracelular en
En Australia, entre 1995 y 1997 por primera vez se reportaron los ingeniosos trabajos de selección de fuentes de la enzima dextranasa tolerante de mayor temperatura [37]. Se aislaron cuatro cepas producto- ras de dextranasas, con temperatura óptima superior a 60 ºC y el pH óptimo entre 5.0 y 5.5, pero a diferencia de las dextranasas conocidas hasta el momento, presentaron muy baja actividad específica, inferior a 0.7 U/mg de proteínas, es decir, inferior en tres órdenes a la del Chaetomium gracile. La ca- racterización de una de las cepas aisladas la incluye en el género de los Thermoanaerobacter, con la relación filogenética más próxima, del 98.8% de homología del ARNr, con el Thermoanaerobacter
20. Hattori A, Ishibashi K, Minato S. The purification and characterization of the dextranase of Chaetomium gracile. Agric Biol Chem 1981;45(11):2409-16. 21. Koenig DW, Day DF. Induction of Lipomyces starkeyi dextranasa. Appl Environ Microbiol 1989;55(8):2079-81. 22. Madhu GLS, Prabhu KA. Studies on dextranasa from Penicillium aculeatum. Enzyme Microb Technol 1984;6:217-20. 23. Zinchenko ON, Lobanok AG, Shishlo VI. Hydrolysis of streptococcal polysa- ccharides by micromycete dextranases. Prikl Biokhim Mikrobiol 1984;20:369-72. 24. Ogundero VW, Adebajo LO. Poly- saccharide degrading enzymes of a toxigenic strain of Aspergillus clavatus from Nigerian poultry feeds. Nahrung 1987;31:993-1000. 25. Guilarte B, Cuervo R, Rodríguez J, Pacheco N. Aislamiento y caracterización de microorganismos productores de dextranasa. Cuba Azúcar 1988:13-9. 26. Guilarte B, Cuervo R, Rodríguez J, Puente L. Biosíntesis de dextranasa por el Penicillium funiculosum. Cuba Azúcar 1985:9-12. 27. Guilarte B, Cuervo R, inventors; ICIDCA, assigneé. Método para la pro- ducción de dextranasa. CU 22546 A1. 1999.
28. Raíces M, Moleiro MC, Li IM, Roca H, Delgado J, Cremata J, Herrera L. Puri- ficación y caracterización parcial de una enzima dextranasa de una cepa de hongo del género Penicillium. Biotec- nología Aplicada 1991;8(2):248-55. 29. Okada G, Takayanagi T, Miyahara S, Sawai T. An Isomalto-Dextranase accom- panied by isopullulanase activity from
Chem 1988;52:829-36. 30. Lawman P, Bleiweis AS. Molecular cloning of the extracellular endodex- tranase of Streptococcus salivarius. J Bacterial 1991;173:7423-8. 31. Kubo S, Kubota H, Ohnishi Y, Morita T, Matsuya T, Matsushiro A. Expression and secretion of an Arthrobacter dextranase in the oral bacterium Streptococcus gordonii. Infect Immun 1993;61:4375-81. 32. Roca H, García B, Margóllez E, Curbelo D, Delgado J, Herrera L, et al. (inventors CIGB, assigneé). Dextranase enzyme, method for its production and DNA encoding the enzyme. European patent 0 663 443 B1. 1998. 33. Iwai A, Ito H, Mizuno T, Mori H, Matsui H, Honma M, et al. Molecular cloning and expression of an isomalto-dextranase gene from Arthrobacter globiformis T6. J Bacteriol 1994;176:7730-4. 34. Wanda SY, Curtiss R. Purification and characterization of Streptococcus sobrinus dextranase produced in recombinant
the dextranase gene. J Bacteriol 1994; 176:3839-50. 35. Szczodrak J, Pleszczynska M, Fiedurek J. Penicillium notatum 1 a new source of dextranasa. J of Ind Microb 1994;13: 315-20.
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