New trends in the biocatalytic production of nucleosidic active pharmaceutical ingredients using 2′-deoxyribosyltransferases

Nowadays, pharmaceutical industry demands competitive and eco-friendly processes for active pharmaceutical ingredients (APIs) manufacturing. In this context, enzyme and whole-cell mediated processes offer an efficient, sustainable and cost-effective alternative to the traditional multi-step and environmentally-harmful chemical processes. Particularly, 2′-deoxyribosyltransferases (NDTs) have emerged as a novel synthetic alternative, not only to chemical but also to other enzyme-mediated synthetic processes. This review describes recent findings in the development and scaling up of NDTs as industrial biocatalysts, including the most relevant and recent examples of single enzymatic steps, multienzyme cascades, chemo-enzymatic approaches, and engineered biocatalysts. Finally, to reflect the inventive and innovative steps of NDT-mediated bioprocesses, a detailed analysis of recently granted patents, with specific focus on industrial synthesis of nucleoside-based APIs, is hereunder presented

Babelium Project: Android gailuetarako Adobe AIR prototipoa

Android gailu eramangarrietan erabiltzeko Babelium Project-en prototipoa

Magnetic micro-macro biocatalysts applied to industrial bioprocesses

The use of magnetic biocatalysts is highly beneficial in bioprocesses technology, as it allows their easy recovering and enhances biocatalyst lifetime. Thus, it simplifies operational processing and increases efficiency, leading to more cost-effective processes. The use of small-size matrices as carriers for enzyme immobilization enables to maximize surface area and catalysts loading, also reducing diffusion limitations. As highly expensive nanoparticles (nm size) usually aggregate, their application at large scale is not recommended. In contrast, the use of magnetic micro-macro (µm-mm size) matrices leads to more homogeneous biocatalysts with null or very low aggregation, which facilitates an easy handling and recovery. The present review aims to highlight recent trends in the application of medium-to-high size magnetic biocatalysts in different areas (biodiesel production, food and pharma industries, protein purification or removal of environmental contaminants). The advantages and disadvantages of these above-mentioned magnetic biocatalysts in bioproces

Identification of a novel tailor-made chitinase from white shrimp fenneropenaeus merguiensis

Fenneropenaeus merguiensis (commonly named banana shrimp) is one of the most important farmed crustacean worldwide species for the fisheries and aquaculture industry. Besides its nutritional value, it is a good source of chitinase, an enzyme with excellent biological and catalytic properties for many industrial applications. In the present study, a putative chitinase-encoding cDNA was synthesized from mRNA from F. merguiensis hepatopancreas tissue. Subsequently, the corresponding cDNA was cloned, sequenced and functionally expressed in Escherichia coli, and the recombinant F. merguiensis chitinase (rFmCHI) was purified by His-tag affinity chromatography. The bioinformatics analysis of aminoacid sequence of rFmCHI displayed a cannonical multidomain architecture in chitinases which belongs to glycoside hydrolase family 18 (GH18 chitinase). Biochemical characterization revealed rFmCHI as a monomeric enzyme of molecular weight 52 kDa with maximum activity at 40 °C and pH 6.0 Moreover, the recombinant enzyme is also stable up to 60 °C, and in the pH range 5.0-8.0. Steady-state kinetic studies for colloidal chitin revealed KM, Vmax and kcat values of 78.18 μM, 0.07261 μM. min−1 and 43.37 s−1, respectively. Overall, our results aim to demonstrate the potential of rFmCHI as suitable catalyst for bioconversion of chitin waste

A novel, highly potent nadph-dependent cytochrome P450 reductase from waste liza klunzingeri liver

The use of marine enzymes as catalysts for biotechnological applications is a topical subject. Marine enzymes usually display better operational properties than their animal, plant or bacterial counterparts, enlarging the range of possible biotechnological applications. Due to the fact that cytochrome P450 enzymes can degrade many different toxic environmental compounds, these enzymes have emerged as valuable tools in bioremediation processes. The present work describes the isolation, purification and biochemical characterization of a liver NADPH-dependent cytochrome P450 reductase (CPR) from the marine fish Liza klunzingeri (LkCPR). Experimental results revealed that LkCPR is a monomer of approximately 75 kDa that is active in a wide range of pH values (6–9) and temperatures (40–60 °C), showing the highest catalytic activity at pH 8 and 50 °C. The activation energy of the enzyme reaction was 16.3 kcal mol−1 K−1. The KM values for cytochrome C and NADPH were 8.83 μM and 7.26 μM, and the kcat values were 206.79 s−1 and 202.93 s−1, respectively. LkCPR displayed a specific activity versus cytochrome C of 402.07 µmol min−1 mg1, the highest activity value described for a CPR up to date (3.2–4.7 times higher than the most active reported CPRs) and showed the highest thermostability described for a CPR. Taking into account all these remarkable catalytic features, LkCPR offers great potential to be used as a suitable biocatalyst

Sustainable synthesis of uridine-5′-monophosphate analogues by immobilized uracil phosphoribosyltransferase from Thermus thermophilus

Nowadays enzymatic synthesis of nucleic acid derivatives is gaining momentum over traditional chemical synthetic processes. Biotransformations catalyzed by whole cells or enzymes offer an ecofriendly and efficient alternative to the traditional multistep chemical methods, avoiding the use of chemical reagents and organic solvents that are expensive and environmentally harmful. Herein we report for the first time the covalent immobilization a uracil phosphoribosyltransferase (UPRT). In this sense, UPRT from Thermus thermophilus HB8 was immobilized onto glutaraldehyde-activated MagReSyn®Amine magnetic iron oxide porous microparticles (MTtUPRT). According to the catalyst load experiments, MTtUPRT3 was selected as optimal biocatalyst for further studies. MTtUPRT3 was active and stable in a broad range of temperature (70–100 °C) and in the pH interval 6–8, displaying maximum activity at 100 °C and pH 7 (activity 968 IU/gsupport, retained activity 100%). In addition, MTtUPRT3 could be reused up to 8 times in the synthesis of uridine-5′-monophosphate (UMP). Finally, MTtUPRT3 was successfully applied in the sustainable synthesis of different 5-modified uridine-5′-monophosphates at short times. Taking into account these results, MTtUPRT3 would emerge as a valuable biocatalyst for the synthesis of nucleoside monophosphates through an efficient and environmentally friendly methodology

Reaction mechanism of nucleoside 2’-deoxyribosyltransferases: free-energy landscape supports an oxocarbenium ion as the reaction intermediate

Insight into the catalytic mechanism of Lactobacillus leichmannii nucleoside 2′-deoxyribosyltransferase (LlNDT) has been gained by calculating a quantum mechanics–molecular mechanics (QM/MM) free-energy landscape of the reaction within the enzyme active site. Our results support an oxocarbenium species as the reaction intermediate and thus an SN1 reaction mechanism in this family of bacterial enzymes. Our mechanistic proposal is validated by comparing experimental kinetic data on the impact of the single amino acid replacements Tyr7, Glu98 and Met125 with Ala, Asp and Ala/norLeu, respectively, and accounts for the specificity shown by this enzyme on a non-natural substrate. This work broadens our understanding of enzymatic C–N bond cleavage and C–N bond formation

Programa de seguimiento farmacoterapéutico integral a pacientes crónicos y polimedicados. Programa Piloto en pacientes con Diabetes tipo 2. Resultados

Introducción: La Farmacia comunitaria vasca tiene una larga tradición de colaboración con la Dirección de Farmacia del Departamento de Salud del Gobierno Vasco. En mayo de 2017 se firmó un Convenio de colaboración entre el Departamento de Salud y los tres colegios de farmacéuticos vascos “para la puesta en marcha de un Programa piloto de Seguimiento Farmacoterapéutico Integral a pacientes crónicos polimedicados” en el que el farmacéutico comunitario realizaría seguimiento farmacoterapéutico a pacientes con Diabetes tipo2.  Método: Se realizó el servicio de seguimiento farmacoterapéutico en farmacias de tres organizaciones sanitarias integradas de Alava, Bizkaia y Gipuzkoa. Participaron 18 farmacias con 7 pacientes cada una. Criterios de inclusión: paciente con diabetes tipo2 que tomaban 8 o más principios activos de forma continuada. Durante los 12 meses de estudio se analizaron tres puntos: inicio (V1), 6 meses (V2) y al finalizar el estudio (V3). Resultados: De los 127 pacientes inicialmente previstos finalizaron el estudio 87. No se obtuvieron diferencias significativas en el valor de HbA1c entre inicio y final. Por el contrario, el número de problemas de salud no controlados disminuyó en un 47% (p=0,001) sin que se modificase el número de medicamentos. Los PRM más frecuentes en V3 fueron el conocimiento insuficiente del medicamento (34%) y la falta de adherencia (19%). Mejoraron tanto el conocimiento y la adherencia (p<0,001) como la calidad de vida (p<0,05).  Conclusiones: Aunque el programa no ha tenido impacto en el valor de la HbA1c, sí ha contribuido a controlar otros problemas de salud, así como la adherencia, el conocimiento sobre los medicamentos y la calidad de vida de los pacientes

Programa de seguimiento farmacoterapéutico integral a pacientes crónicos y polimedicados. Programa Piloto en pacientes con Diabetes tipo 2. Resultados

Introducción: La Farmacia comunitaria vasca tiene una larga tradición de colaboración con la Dirección de Farmacia del Departamento de Salud del Gobierno Vasco. En mayo de 2017 se firmó un Convenio de colaboración entre el Departamento de Salud y los tres colegios de farmacéuticos vascos “para la puesta en marcha de un Programa piloto de Seguimiento Farmacoterapéutico Integral a pacientes crónicos polimedicados” en el que el farmacéutico comunitario realizaría seguimiento farmacoterapéutico a pacientes con Diabetes tipo2.  Método: Se realizó el servicio de seguimiento farmacoterapéutico en farmacias de tres organizaciones sanitarias integradas de Alava, Bizkaia y Gipuzkoa. Participaron 18 farmacias con 7 pacientes cada una. Criterios de inclusión: paciente con diabetes tipo2 que tomaban 8 o más principios activos de forma continuada. Durante los 12 meses de estudio se analizaron tres puntos: inicio (V1), 6 meses (V2) y al finalizar el estudio (V3). Resultados: De los 127 pacientes inicialmente previstos finalizaron el estudio 87. No se obtuvieron diferencias significativas en el valor de HbA1c entre inicio y final. Por el contrario, el número de problemas de salud no controlados disminuyó en un 47% (p=0,001) sin que se modificase el número de medicamentos. Los PRM más frecuentes en V3 fueron el conocimiento insuficiente del medicamento (34%) y la falta de adherencia (19%). Mejoraron tanto el conocimiento y la adherencia (p<0,001) como la calidad de vida (p<0,05).  Conclusiones: Aunque el programa no ha tenido impacto en el valor de la HbA1c, sí ha contribuido a controlar otros problemas de salud, así como la adherencia, el conocimiento sobre los medicamentos y la calidad de vida de los pacientes

Síntesis enzimática de análogos de nucleósidos-5' -monofosfato con aplicación en industria farmacéutica y alimentaria

Tesis inédita presentada en la Universidad Europea de Madrid. Facultad de Ciencias Biomédicas y de la Salud. Programa de Doctorado en Biomedicina y Ciencias de la SaludLos derivados de los ácidos nucleicos juegan un papel clave en una gran cantidad de procesos bioquímicos. En consecuencia, diferentes análogos de nucleósidos y nucleótidos se han convertido en moléculas especialmente interesantes para el tratamiento de algunas enfermedades humanas, como el cáncer, las infecciones parasitarias y las enfermedades virales. Por otro lado, los nucleótidos también son empleados como suplementos alimentarios. Ciertos nucleótidos, como la inosina-5'-monofosfato y la guanosina-5'-monofosfato, son aditivos comúnmente utilizados como potenciadores del sabor umami en los alimentos. Como resultado de la relevancia económica y social de este tipo de compuestos, la demanda actual de nucleótidos ha aumentado significativamente. Este hecho, junto con la actual conciencia medioambiental global, hacen necesario el desarrollo de metodologías sintéticas más baratas y sostenibles. En comparación con los métodos químicos tradicionales, la biocatálisis representa una alternativa más sostenible para la síntesis de nucleótidos, ayudando a disminuir el impacto ambiental del proceso industrial. En este sentido, las fosforribosiltransferasas catalizan la transferencia reversible de la ribosa-5'-fosfato a diversas bases nitrogenadas en presencia de Mg2+, obteniéndose así el correspondiente NMP. Este tipo de enzimas muestran características interesantes para su aplicación como biocatalizadores en la síntesis industrial de NMPs. La presente tesis pretende el desarrollo de procesos sostenibles para la síntesis de análogos de NMPs de interés industrial, mediante el uso fosforribosiltransferasas, libres y/o inmovilizadas. Para ello, se realizará un abordaje biotecnológico integral del proceso: i) la clonación, expresión y purificación de las correspondientes enzimas, ii) la caracterización estructural y funcional de las enzimas para la selección de las condiciones óptimas del biocatalizador, iii) la inmovilización de las enzimas de interés, iv) el desarrollo de nuevas estrategias de síntesis de análogos de nucleótidos utilizando enzimas aisladas e inmovilizadas. [Resumen Teseo]UE