Un grupo de investigadores de Japón ha descubierto una nueva enzima de un hongo del suelo. En su estudio publicado en el Revista de Química Biológica , especulan que esta enzima juega un papel importante en el ecosistema del suelo, y luego describen su estructura y acción. Una vez que se comprenda mejor la utilidad del producto principal de esta enzima en el futuro, esta enzima también podría explotarse con fines industrialesLos investigadores afirman: "Nuestro estudio arroja luz sobre el hecho de que todavía se están descubriendo nuevas enzimas. Posiblemente sienta las bases para futuras investigaciones para identificar nuevas enzimas que producen carbohidratos que alguna vez se pensó que eran extremadamente difíciles de preparar".
Los carbohidratos son probablemente las moléculas orgánicas más versátiles del planeta, ya que desempeñan diversas funciones en los organismos. En consecuencia, las funciones y estructuras de las enzimas relacionadas con los carbohidratos son igualmente diversas. Las glucósidos hidrolasas GH son enzimas que rompen los "enlaces glucosídicos"."en carbohidratos o azúcares. Las GH son el grupo más grande conocido de enzimas relacionadas con los carbohidratos, y el grupo sigue expandiéndose. Una familia novedosa, GH144, fue identificada por el mismo grupo de investigación en el pasado a partir de una bacteria del suelo Chitinophaga pinensis y llamada CpSGL.
La enzima endo- β-1,2-glucanasa SGL, un miembro de la familia GH, participa en el metabolismo del β-1,2-glucano, que es un polisacárido cadena de azúcar compuesto de β-Unidades de glucosa unidas a 1,2. El β-1,2-glucano sirve como un carbohidrato extracelular que juega un papel importante en la simbiosis o infectividad de algunas bacterias. Sin embargo, el papel de los SGL en las células eucariotas y su relación con los SGL bacterianos no sonbien entendido.
Este grupo de científicos japoneses de diferentes universidades y un instituto de investigación, trabajando en un proyecto colaborativo dirigido por Masahiro Nakajima, descubrió una nueva enzima SGL de un hongo del suelo, Talaromyces funiculosus. La enzima, en lo sucesivo llamada TfSGL, no mostró una secuencia significativasimilitud con otras familias conocidas de GH. Sin embargo, mostró similitudes significativas con otras proteínas eucariotas con funciones desconocidas. Por lo tanto, los investigadores proponen que TfSGL y estas enzimas GH relacionadas se clasifiquen en una nueva familia, a la que llaman GH162.
Por lo general, cuando los científicos encuentran una nueva proteína, en este caso, una enzima, clonan aún más el gen que contiene la secuencia que lo codifica para comprender mejor su funcionalidad. Este clon se llama secuencia "recombinante". La proteína TfSGL recombinanteTfSGLr se descubrió que descompone los β-1,2-glucanos lineales y cíclicos en soforosa, un carbohidrato más simple y más pequeño.
El análisis estereoquímico realizado por estos investigadores reveló que es una enzima inversora, una característica que está asociada con su mecanismo de acción. Descubrieron que TfSGL descompone los soforooligosacáridos β-1,2-glucooligosacáridos, con un grado de polimerización de 5o más, para el disacárido de segundo nivel como producto principal.
El análisis de la estructura cristalina de rayos X reveló que la estructura general de TfSGLr es similar a la de los miembros de la familia GH144 mencionados anteriormente, especialmente CpSGL. Sin embargo, las dos enzimas son muy diferentes en las secuencias de aminoácidos, así como en los sitios de reconocimiento de sustratoy las posiciones del catalizador base. Esta diferencia indica que TfSGL y sus homólogos probablemente forman una familia novedosa, y que podría haber una relación evolutiva molecular entre GH144 y GH162.
De hecho, la mayoría de los homólogos de TfSGL se encuentran en organismos eucariotas, particularmente hongos Basidiomycota y Ascomycota y mohos de limo Mycetozoa. Algunas de estas especies están asociadas con la rizosfera, que es el ecosistema alrededor de la raíz y el suelo.donde el metabolismo del β-1,2-glucano cíclico podría ocurrir como parte de esta relación simbiótica con las plantas. Otras especies son parásitas y, por lo tanto, se cree que el β-1,2-glucano cíclico podría usarse para reducir la inmunidadrespuestas en los hospedadores. También se especula que los homólogos de TfSGL están involucrados en interacciones con otros organismos.
Esta nueva enzima, TfSGL, descompone el β-1,2-glucano en soforosa. Según Nakajima, "a medida que las funciones y aplicaciones de la soforosa se vuelvan más aparentes en el futuro, la enzima podría utilizarse para la producción de soforosa".-Los glucanasas ya juegan un papel importante en nuestras vidas, ya que son ampliamente utilizados en la producción de biocombustibles.
Nakajima concluye conjeturando: "Las estructuras de las cadenas de azúcar son complejas y diversas, y las cadenas de azúcar también están involucradas en varios fenómenos de la vida. La síntesis y degradación de tales estructuras de cadena de azúcar diversas son realizadas por enzimas, pero solo un extremo de la diversidadparece haberse entendido. Con nuestra investigación, esperamos identificar genes que codifiquen nuevas enzimas que rompan las cadenas de azúcar y produzcan carbohidratos que alguna vez se consideraron extremadamente difíciles de preparar ".
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Materiales proporcionados por Universidad de Ciencias de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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