Ambientes extremos como fuente de enzimas para aplicaciones industriales

Abstract

El uso biotecnológico de recursos renovables tiene un impacto económico creciente. Esto está fuertemente impulsado por la inevitable transición de una economía basada en el petróleo hacia una economía sustentable de base biológica (bioeconomía). El componente central de este cambio de paradigma es la llamada biotecnología industrial. La aplicación de enzimas derivadas de microorganismos extremófilos (extremozimas) ofrece muchos beneficios respecto al establecimiento e implementación de procesos biocatalíticos novedosos, como en las biorrefinerías integradas. Dado que las extremozimas de microorganismos (hiper-)termofílicos exhiben actividades y estabilidades significativamente mayores a temperaturas elevadas que las enzimas respectivas de organismos mesofílicos, son particularmente adecuadas para la aplicación en procesos biotecnológicos. El estudio de ambientes asociados a volcanes brinda una oportunidad única para la bioprospección de nuevas enzimas relativamente tolerantes a condiciones de estrés multifactorial (por ejemplo, temperatura, pH, condiciones de minerales enriquecidos como azufre, hierro, silicio, entre otros). La actividad volcánica ha sido decisiva para la formación de Costa Rica (Alvarado Induni G., 2011). Como parte del Anillo de Fuego del Pacífico, Costa Rica posee alrededor de 400 volcanes, de los cuales 20 tienen un tamaño significativo y 5 de ellos permanecen activos. Estos se encuentran en la parte norte y central del país (Cordillera Volcánica Central y Cordillera Volcánica de Guanacaste). Los habitantes de estos sitios extremos generalmente explican la composición química de sus hábitats, ya que los microorganismos pueden catalizar muchas reacciones químicas que transforman su propio ambiente. Por lo tanto, la capacidad catalítica de estos microorganismos es interesante no solo para los estudios de microbiología ambiental y ecología microbiana, sino también para la biotecnología aplicada, ya que muchos de los organismos, o enzimas que pueden obtenerse de estos, pueden conducir a bioprocesos industriales (Baker BJ & Banfield JF, 2003 y Guazzaroni ME et al., 2013). A la fecha, pocos estudios sobre comunidades microbianas o bioprospección enzimas de interés han utilizado métodos genéticos, dentro de la corriente de las "ómicas" los cuales permiten un análisis exhaustivo de muestras originales y enriquecidas para la detección eficaz de nuevos genes codificadores de microorganismos (hiper-)termofílicos. Otros métodos como expresión heteróloga, caracterizaciones y optimizaciones de enzimas pueden conducir al desarrollo de nuevos catalizadores relevante para la industria. Por lo tanto, el objetivo de la presente investigación es la identificar nuevas extremozimas en ambientes asociados a volcanes de Costa Rica.