Investigadores del Centro Nacional brasileño de Investigación en Energía y Materiales (CNPEM), y colaboradores de otras instituciones nacionales e internacionales, han obtenido una enzima que podría revolucionar el proceso de descomposición de la celulosa, posibilitando, entre otras aplicaciones tecnológicas, la producción a gran escala del llamado etanol de segunda generación, derivado de residuos agroindustriales como el bagazo de la caña y la paja del maíz. "Hemos identificado una metaloenzima que mejora la conversión de la celulosa mediante un mecanismo hasta ahora desconocido de unión al sustrato y ruptura oxidativa. Este descubrimiento establece una nueva frontera en la bioquímica redox para la despolimerización de biomasa vegetal, con amplias implicaciones en biotecnología", explica Mario Murakami, líder del grupo de investigación en biocatálisis y biología sintética del CNPEM y coordinador del estudio.
La enzima recién descubierta ha sido nombrada CelOCE, a partir de la expresión en inglés Cellulose Oxidative Cleaving Enzyme. Ella rompe la celulosa mediante un mecanismo inédito, lo que permite que otras enzimas presentes en el cóctel enzimático continúen el trabajo, convirtiendo los fragmentos en azúcar. "Para usar una comparación, la resistencia de la estructura cristalina de la celulosa funciona como un conjunto de candados que las enzimas clásicas no pueden abrir. La CelOCE abre esos candados, permitiendo que otras enzimas hagan la conversión. Su papel no es generar el producto final, sino hacer la celulosa accesible. Se produce una sinergia: la potencialización de actuación de otras enzimas por la acción de la CelOCE", comenta Murakami.
El investigador explica que la CelOCE reconoce el extremo de la fibra de celulosa, se instala en él y lo rompe de forma oxidativa. Al hacerlo, perturba la estabilidad de la estructura cristalina, haciéndola más accesible a la acción de las enzimas clásicas, las hidrolasas glicosídicas. Un dato muy relevante es que la CelOCE es un dímero compuesto por dos subunidades idénticas. Mientras una subunidad está “sentada” sobre la celulosa, la otra queda libre, pudiendo desempeñar una actividad secundaria de oxidasa, generando el cosustrato necesario para la reacción biocatalítica.
El investigador enfatiza -según informa la revista Noticias de la Ciencia- que este no es un resultado de laboratorio que aún necesite muchas validaciones antes de llegar a su uso industrial. La prueba de concepto en escala piloto ya ha sido demostrada, y la enzima recientemente descubierta puede ser incorporada de inmediato al proceso productivo – lo cual es extremadamente relevante para Brasil, como gran productor de biocombustibles, y para el mundo, en un contexto de urgente transición energética en función a la crisis climática.
