Exploración del uso de aldolasas utilizando células enteras de microorganismos recombinantes como biocatalizadores. Aplicaciones en síntesis orgánica

La propuesta compone un área interdisciplinaria, que profundiza en aspectos experimentales bioquímicos, microbiológicos, sintéticos y de química teórica en forma altamente complementaria. El objetivo general del proyecto es el desarrollo y optimización de procesos biocatalíticos en sistemas de célula entera de microorganismos recombinantes, que involucren aldolasas para la formación estereoselectiva de enlaces C-C, proponiendo tres objetivos específicos: 1) Establecer a nivel teórico y comprobar experimentalmente, las diferencias en los sitios activos de las Rhamnulosa 1-fosfato aldolasas de E. coli y de T. maritima que hacen a las diferencias en sus comportamientos en relación a su termoestabilidad, y a la aceptación de diferentes sustratos. 2) Analizar las secuencias de aminoácidos de RhuAs descritas, y buscar, clonar y producir aldolasas de microorganismos mesófilos, que conserven los residuos aminoacídicos responsables de la amplitud estructural de los sustratos aceptados por la RhuA de T. maritima. 3) Con las enzimas obtenidas, desarrollar y optimizarun proceso biocatalítico en sistema de célula entera para realizar reacciones de adición aldólica. El proyecto propone tres áreas de investigación diferenciadas y complementarias: por un lado, el empleo de herramientas computacionales para elucidar y racionalizar el mecanismo de acción y entender las causas de las diferencias observadas en las RhuAs de E. coli y T. maritima. Adicionalmente, la utilización de herramientas de biología molecular y el desarrollo de procesos biocatalíticos que permitan comprobar o refutar las propuestas hechas a nivel teórico, desarrollando nuevas enzimas y procesos biocatalíticos para la formación de enlaces C-C. Por último, se trabajará en la síntesis de carbazúcares, a partir del producto aldólico obtenido por biotransformación. Los productos e intermedios obtenidos por biotransformación o por síntesis clásica, serán caracterizados utilizando técnicas cromatográficas y espectroscópicas habituales (GC, GC-MS, HPLC, RMN). El proyecto tendrá su principal contribución en creación de conocimiento y formación de recursos humanos. El desarrollo de conocimiento en biocatálisis es importante, ya que permite sustituir pasos de síntesis clásica por alternativas menos contaminantes. En general los procesos biocatalíticos, al ser altamente quimio- regio- y estereoselectivos, acortan las rutas sintéticas hacia los productos de interés, siendo más amigables con el medioambiente que los procedimientos tradicionales. En cuanto a formación de recursos humanos, la propuesta involucra la realización de una tesis de doctorado y la iniciación a la investigación de un estudiante de grado, que luego pueda continuar con estudios de posgrado. La difusión de resultados se realizará mediante publicaciones en revistas científicas arbitradas especializadas tanto en biocatálisis como en síntesis orgánica, y en presentaciones en congresos nacionales e internacionales en ambas disciplinas.