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NUEVA ENZIMA ARTIFICIAL PARA DARLE MÚLTIPLES USOS A LA LIGNINA


Publicada: 07-12-22
En el campo de la química, se lleva más de un siglo intentando fabricar productos valiosos a partir de la lignina, sin conseguirlo. Ese historial de frustraciones puede estar a punto de cambiar.
La lignina se encuentra en todas las plantas vasculares, donde forma las paredes celulares y proporciona rigidez a esos vegetales. La lignina permite que los árboles se mantengan en pie, da firmeza a otros vegetales y constituye aproximadamente entre el 20 y el 35 por ciento del peso de la madera.

Como la lignina se pone amarillenta en contacto con el aire, en la industria papelera se la elimina como parte del proceso de fabricación de papel fino. Una vez eliminada, suele quemarse de forma ineficiente para producir combustible y electricidad.

En la naturaleza, algunos hongos y ciertas bacterias son capaces de descomponer la lignina con sus enzimas. Es así como se descompone un tronco cubierto de hongos en el bosque. A la hora de descomponer la lignina, las enzimas ofrecen un proceso mucho más benigno para el medio ambiente que la degradación química convencional, que requiere mucho calor y consume más energía de la que produce.

Pero las enzimas naturales se degradan con el tiempo, lo que dificulta su uso en un proceso industrial. Además, son caras.

Aunque no se ha logrado descomponer a escala industrial lignina mediante enzimas naturales, las investigaciones realizadas sobre ellas a lo largo de las décadas han permitido averiguar muchas cosas acerca de su funcionamiento.

Y ahora, el equipo de Chun-Long Chen y Xiao Zhang, del Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste (PNNL) en Estados Unidos, ha sabido poner en práctica lo aprendido.

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La lignina, que se ve aquí en una forma purificada, es muy prometedora como fuente de biocombustibles renovables, ahora que se ha demostrado que hay una vía para descomponerla eficientemente en la forma más útil. (Foto: Andrea Starr / Pacific Northwest National Laboratory)

Chen, Zhang y sus colegas sustituyeron los péptidos que rodean el punto activo de las enzimas naturales por moléculas similares a las proteínas llamadas peptoides. Estos peptoides se autoensamblaron en tubos y láminas cristalinas a escala nanométrica. Los peptoides fueron desarrollados por primera vez en la década de 1990 para imitar la función de las proteínas. Tienen varias características únicas, como su gran estabilidad, que permiten a los científicos subsanar las deficiencias de las enzimas naturales. En el caso de la descomposición de la lignina, ofrecen una alta densidad de sitios activos, una abundancia imposible de obtener con una enzima natural.

El equipo de Chen y Zhang encontró el mejor modo de organizar estos sitios activos y ajustar sus microambientes para la actividad catalítica, logrando una densidad mucho mayor de puntos activos, en comparación con las enzimas naturales.

Como era de esperar, esta clase de enzima artificial es también mucho más estable y robusta que las versiones naturales, de modo que puede funcionar a temperaturas de hasta 60 grados centígrados, una temperatura que destruiría a una enzima natural.

Chen, Zhang y sus colegas exponen los detalles técnicos del uso de su nueva clase de enzimas artificiales en la revista académica Nature Communications, bajo el título “Highly stable and tunable peptoid / hemin enzymatic mimetics with natural peroxidase-like activities”.

(Fuente: NCYT de Amazings)

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