Fructosilación de polioles con una ß-fructofuranosidasa de Schwanniomyces occidentalis, una aproximación a las bases moleculares de la especificidad enzimática

Abstract

Trabajo presentado en la 33ª ed. de la reunión científica regional "ZYMOMADRID" organizada por la Sra. Catedrática en Microbiología y Pasitología Dra. dña. María Molina Martín (Dpto. Microbiología II, Fac. Farmacia, UCM) en el Campus de Moncloa (UCM, Madrid, España) durante el día 18 de marzo de 2019.En la actualidad, la síntesis enzimática de productos específicos con un valor añadido está adquiriendo un mayor peso en la industria debido a su bajo coste y respeto hacia el medio ambiente. Por ello, la búsqueda de nuevas enzimas en levaduras no convencionales permite alternativas a los métodos químicos convencionales. La levadura Schwanniomyces occidentalis expresa una β-fructofuranosidasa (Ffase, EC 3.2.1.26) que, además de hidrolizar sacarosa, es capaz de transferir moléculas de fructosa al disacárido y generar pequeños fructooligosacáridos (FOS) con enlaces β-(2→6) y β-(2→1), básicamente 6-kestosa y 1-kestosa, respectivamente. La enzima puede fructosilar también distintos monosácaridos y compuestos hidroxilados, entre ellos polioles como el manitol y eritritol. La estructura 3D de la Ffase fue ya previamente caracterizada, se obtuvieron distintos complejos proteína-sustratos/productos y los determinantes estructurales implicados en la capacidad hidrolasa y transferasa de la proteína fueron también determinados. En este trabajo, se han analizado las bases moleculares de la selectividad del proceso de producción de fructosil-eritritol/manitol de Ffase. Para ello, se purificaron los correspondientes polioles fructosilados y se cristalizaron en complejo con la variante inactiva de la proteína Ffase-D50A, previamente expresada en Saccharomyces cerevisiae. El análisis cristalográfico de los complejos reveló que los residuos Q176 y Q228 de la proteína tenían un papel fundamental en el reconocimiento de manitol, y la posición N254 en el del eritritol. Se realizaron reacciones de fructosilación de polioles utilizando variantes mutantes de la Ffase en las que las posiciones referenciadas habían sido sustituidas por diferentes aminoácidos y se evaluaron los productos obtenidos utilizando técnicas cromatográficas (HPLC-ELSD). Los resultados verificaron el papel de estos residuos en el proceso de producción de polioles fructosilados, y en uno de los mutantes utilizados se logró mejorar la producción de fructosil-eritritol en un 20%.N