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 15 actividad máxima con el pH igual a 5.5 y a 70 ºC. Otro de los ejemplares aislados se incluyó en el mismo género de los Thermoanaerobacter y produjo la dextranasa que exhibió actividad máxima con el pH entre 4.5 y 5.5 y la temperatura igual a 80 ºC, mientras que en estado crudo fue a 85 ºC [39]. Las dextranasas producidas por este género son hasta hoy las que han manifestado mayor termotolerancia entre todas las dextranasas estudiadas, tanto naturales, procedentes de hongos, levaduras y bacterias, como recombinantes. Como resultado de los trabajos de recombinación, en 1995 se conoció la expresión de la dextranasa de la bacteria del entorno bucal Streptococcus salivarius en el propio organismo como hospedero, publicada por investigadores de la Universidad de Osaka [40]. En 1997, investigadores canadienses publicaron la construcción de una “librería” recombinante del gen codificante para la dextranasa del Streptococcus suis realizada en fago [41]. En 1998, investigadores japoneses publicaron la identificación de la producción de dextranasa en bacterias Gram negativas del entorno bucal: Capnocytophaga
[42], e investigadores canadienses reportaron la síntesis de dextranasa en el hongo dimorfo y patogénico
células [43]. Esta última enzima presentó el pH igual a 5.0 como valor óptimo para alcanzar la máxima actividad. En 1999, investigadores japoneses presentaron la expresión de las dextranasas de otra cepa de
En el año 2000 se hizo público el resultado de investigadores daneses acerca de la clonación de un fragmento de ADN del hongo Paecilomyces lilacinum, codificante para la enzima dextranasa en diferentes especies de hongos filamentosos pertenecientes a los géneros Aspergillus, Fusarium y Gribberella [46]. La temperatura óptima de la enzima recombinante lograda fue igual a 60 ºC, es decir, no se diferenció de la enzima natural producida por el propio P. lilacinum. En lo adelante, continuó la búsqueda de fuentes de dextranasa que aportaran enzimas con características que permitieran generar nuevos usos. Así, en el año 2001, investigadores alemanes publicaron el aislamiento de una cepa de la bacteria termófila, Gram positiva y anaerobia estricta Thermoanaerobacterium thermo- saccharolyticum, productora de dextranasa [47]. La enzima producida mostró la máxima actividad con pH igual a 5.5 y la temperatura entre 65 y 70 ºC. En 2003, investigadores norteamericanos publicaron el aislamiento de una cepa de Streptomyces anulatus, productora de dos dextranasas alcalinotolerantes durante el crecimiento en dextranas [48]. Las enzimas logradas presentaron tolerancia con el pH entre 5.0 y 9.5, a temperatura óptima igual a 40 ºC para una, y 50 ºC para la otra, mientras que el pH fue igual a 7.0 en ambos casos. Estas características orientaron el empleo de las enzimas fundamentalmente hacia la formulación de detergentes. La tabla 1 resume las principales propiedades de algunas de las dextranasas antes mencionadas. La diferencia de los rangos del pH y la temperatura óptimos entre estas en relación con la fuente de origen es evidente. En el caso de las dextranasas fúngicas, los valores óptimos del pH son, por lo general, ligeramente ácidos y en el caso de las bacterianas, el pH se encuentra más cercano al valor neutro. De forma excluyente solo se encuentran las enzimas del hongo Chaetomium gracile que mantiene su actividad óptima en el amplio rango del pH entre 5.5 y 11.0, y las enzimas de las bacterias del género Thermoanaerobacter, cuya actividad máxima se presenta con el pH próximo a 5.5, es decir, lo manifiestan como las dextranasas fúngicas. Por lo general, la temperatura óptima de las dextranasas de los hongos se comporta entre 50 y 60 ºC, ligeramente superiores a la de las bacterias que oscilan alrededor de 40 ºC, con excepción, nuevamente, de las cepas de bacterias termotolerantes del género Thermoanaerobacter, que sobrepasan los 65 ºC, y de una de las enzimas del hongo Chaetomium gracile, cuya temperatura máxima es igual a 65 ºC. En cuanto a las enzimas recombinantes, el comportamiento de los valores óptimos de temperatura y pH se reportó similar al de la enzima natural en el caso de la dextranasa de Paecilomyces lilacinum expresada en diferentes hospederos fúngicos, pero la enzima del Penicillium minioloteum expresada en la levadura Pichia pastoris, como se mencionó, elevó favorablemente su temperatura óptima de 35 a 57 ºC y amplió el rango del pH entre 4.0 y 5.0. Tabla 1. Valores óptimos del pH y la temperatura de dextranasas sintetizadas por diferentes microorganismos. Valor ópt imo Dextranasas Fuente
Temperatura
Naturales Hongos
Penicillium lilacinum [13] 5.0-5.5
53-60 ºC
Penicillium luteum [12] 4.0-6.0
50 ºC
Penicillium funiculosum [14] 6.0
NR
Penicillium aculeatum [22] 4.5-5.6
50 ºC
Penicillium minioluteum [28] 4.5-5.0
35 ºC
Penicillium notatum [35] 5.0
50 ºC
Chaetomium gracile (dos enzimas) [20] 5.5-11.0 55 y 65 ºC
5.5 55 ºC
5.0 NR
Bacterias Brevibacterium fuscum var. dextranlyticum [15] 7.0-7.5
NR
Streptococcus mutans [16] 5.5
37 ºC
Streptomyces anulatus (dos enzimas) [48] 7.0 40 y 50 ºC
7.0 35 ºC
5.5 70 ºC
Cepa del género Thermoanaerobacter [39] 4.5-5.5
80 ºC
Thermoanaerobacterium thermosaccharolyticum [47] 5.5
65-70 ºC
Levaduras Lipomyces starkeyi [21] 5.0
55 ºC
Recom binantes Hongos
Paecilomyces lilacinum en Aspergillus, Fusarium y Gribberella [46] NR
60 ºC
Penicillium miniuloteum en Pichia pastoris [32] 4.0-5.0
57 ºC
Bacterias Streptococcus sobrinus en Escherichia coli [34] 5.3
39 ºC NR: No reportado 36. Igarashi T, Yamamoto A, Goto N. Characterization of the dextranase gene (dex) of Streptococcus mutans and its recombinant product in an Escherichia coli host. Microbiol Immunol 1995;39:387-91. 37. Wynter CVA, Galea CF, Cox LM, Dawson MW, Patel BKC, Hamilton S, et al. Thermostable dextranasa: screening, detection and preliminary characteri- zation. J Appl Bacteriol 1995;79:203-12. 38. Wynter CVA, Patel BKC, Bain P, de Jersey J, Hamilton S, Inkerman PA. A novel thermostable dextranase from a
from the geothermal waters of the Great Artesian Basin of Australia. FEMS Micro- biology Letters 1996;140(2-3):271-6. 39. Wynter CVA, Chang M, De Jersey J, Patel BKC, Inkerman PA, Hamilton S. Isolation and characterization of a thermostable dextranase. Enzyme and Microbial Technology 1997;20:242-7. 40. Onishi Y, Kubo S, Ono Y, Nozaki M, Gonda Y, Kano H, et al. Cloning and sequencing of the gen coding for dex- tranase from Streptococcus salivarius. Gene 1995;156:93-6. 41. Serhir B, Dugourd D, Jacques M, Higgins R, Harel J. Cloning and cha- racterization of a dextranase gene (dexS) from Streptococcus suis. Gene 1997; 190(2):257-61.
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