enzimas grupo

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL “Escuela Profesional de Ingeniería Ambiental” INFORME DE LABORATORIO “MODELACIÓN DE ENZIMAS EXTREMOFILAS DE INTERES BIOTECNOLOGICOS USANDO EL PROGRAMA CN3D V.4.3.1” CURSO Biotecnología DOCENTE Dr. Hebert Hernan Soto Gonzales ESTUDIANTE Mejia Arteaga Jazmin Lucero Useda Mayhua, Yackelin Milena VII CICLO ILO-MOQUEGUA 2022

2. Tabla de contenido 1. Introducción ................................................................................................. 3 2. Objetivos ...................................................................................................... 4 3. Fundamentos teóricos ................................................................................. 4 4. Metodología ................................................................................................. 6 5. Resultados ................................................................................................... 9 6. Conclusiones ............................................................................................. 14 7. Bibliografía ................................................................................................. 14 8. cuestionario ............................................................................................... 15

3. 1. Introducción El desarrollo tecnológico requiere del uso de catalizadores y otras biomoléculas capaces de generar productos con una inversión mínima y en lapsos de tiempo cortos. De manera paralela, se debe disminuir el impacto ambiental que genera la actividad industrial, y optimizar la utilización y el manejo de los recursos naturales. Al día de hoy, el número de enzimas con aplicación industrial es inmenso, sin embargo, muchas de ellas sólo pueden funcionar bajo limitadas condiciones de temperatura, pH y medio de reacción. El descubrimiento de los microorganismos extremófilos, capaces de vivir bajo condiciones extremas de temperatura, pH, presión, salinidad, radiación y sus combinaciones, ha proporcionado herramientas invaluables para su aplicación en una amplia gama de procesos biotecnológicos, permitiendo el manejo racional de los recursos naturales. El objetivo del presente trabajo fue revisar el uso de biomoléculas producidas por microorganismos extremófilos en aplicaciones comerciales e industriales, así como en la producción de intermediarios químicos enantioméricamente puros. En la actualidad los procesos enzimáticos han ido reemplazando algunos de los procesos químicos tradicionales, por cuestiones económicas, ecológicas o por especificidad. Sin embargo, muchas de las enzimas disponibles no soportan las condiciones de reacción industriales. Como resultado de esto, los microorganismos extremófilos son una valiosa fuente de nuevas enzimas.

4. 2. Objetivos • Determinar la estructura molecular de encimas extremófilas • Aplicación de encimas extremófilas en la ingeniería ambiental 3. Fundamentos teóricos Transferasa- Glutathione s- transferase - Halomonas sp. ANT108 Los uronatos son azúcares cargados que forman la base de dos abundantes fuentes de biomasa -pectina y alginato- que se encuentran en las paredes celulares de plantas terrestres y algas marinas, respectivamente. Estos polisacáridos representan una fuente importante de carbono para aquellos organismos con la maquinaria para degradarlos. Las vías microbianas del metabolismo de la pectina y el alginato están bien estudiadas y son esencialmente paralelas; en ambos casos, los monouronatos insaturados se producen y procesan en el metabolito clave 2-ceto-3-desoxigluconato (KDG). Las enzimas necesarias para catalizar cada paso se han identificado dentro de los microbios pectinolíticos y alginolíticos; sin embargo, se desconoce la función de un ORF pequeño, kdgF, que coexiste con los genes de estas enzimas. Aquí mostramos que KdgF cataliza la conversión de 4, derivados de pectina y alginato. Hydrolases- α-galactosidase -Geobacillus stearothermophilus Geobacillus stearothermophilus T6 es una bacteria del suelo Gram-positiva termófila que posee un sistema hemicelulolítico extenso y altamente regulado, lo que permite que la bacteria degrade eficientemente polisacáridos de alto peso molecular como xilano, arabinano y galactano. Como parte del sistema de degradación de xilano, la bacteria utiliza una serie de enzimas que escinden la cadena lateral, una de las cuales es Axe2, una serina acetilxilano esterasa intracelular de 219 aminoácidos que elimina los grupos laterales acetilo de los xilooligosacáridos. Los análisis bioinformáticos sugieren que Axe2 pertenece a la familia de lipasas GDSL y representa una nueva familia de carbohidrato

5. esterasas. En el estudio actual, se informa la estructura tridimensional detallada de Axe2, determinada por cristalografía de rayos X. La estructura del derivado de selenometionina Axe2-Se se determinó inicialmente mediante técnicas de difracción anómala de longitud de onda única a una resolución de 1,70 Å y se utilizó para la determinación de la estructura de Axe2 de tipo salvaje (Axe2-WT) y el mutante catalítico Axe2-S15A a 1,85 y Resolución de 1,90 Å, respectivamente. Estas estructuras demuestran que la estructura tridimensional del monómero Axe2 generalmente corresponde al pliegue de hidrolasa SGNH, que consta de cinco láminas β paralelas centrales flanqueadas por dos capas de hélices (ocho hélices α y cinco hélices 310). Hidrolasas- Rahnella sp.R3 Se aisló por primera vez un nuevo gen de una bacteria gramnegativa psicrófila Rahnella sp. R3. El gen codificaba una β-galactosidasa adaptada al frío (R-β- Gal). La R-β-Gal recombinante se expresó en Escherichia coli BL21 (DE3), se purificó y caracterizó. R-β-gal pertenece a la familia de glicosil hidrolasas 42. La espectrometría de dicroísmo circular de la estabilidad estructural de R-β-Gal con respecto a la temperatura indicó que las estructuras secundarias de la enzima eran estables a 45°C. En solución, la enzima era un homotrímero y era activa a temperaturas tan bajas como 4°C. La enzima no requería la presencia de iones metálicos para estar activa, pero Mg(2+), Mn(2+) y Ca(2+) aumentaron ligeramente su actividad, mientras que Fe(3+), Zn(2+) y Al(3+) pareció inactivarlo. La enzima purificada mostró valores de K(m) de 6,5 mM para ONPG y 2,2 mM para lactosa a 4°C. Pseudoalteromonas haloplanktis TAC125 Las hidrolasas de S-formilglutatión (FGH) constituyen una familia de enzimas ubicuas que juegan un papel clave en la desintoxicación de formaldehído tanto en procariotas como en eucariotas, catalizando la hidrólisis de S-formilglutatión a ácido fórmico y glutatión. En este artículo informamos sobre la caracterización funcional y estructural de PhEst, una FGH aislada de la bacteria psicrófila Pseudoalteromonas haloplanktis. De acuerdo con nuestros estudios funcionales, esta enzima es capaz de hidrolizar eficientemente varios sustratos de tioéster

6. con restos acilo muy pequeños. Por el contrario, la enzima no muestra actividad hacia sustratos con grupos acilo voluminosos. Estos datos están en línea con los estudios estructurales que destacan para esta enzima un bolsillo de unión acilo muy estrecho en un pliegue típico de alfa/beta-hidrolasa. PhEst representa el primer FGH adaptado al frío caracterizado estructuralmente hasta la fecha; la comparación con sus contrapartes mesófilas de estructura tridimensional conocida permitió obtener información útil sobre los determinantes moleculares responsables de la capacidad de esta enzima psicrófila para trabajar a baja temperatura. 4. Metodología •Nombre de la encima Nombre de la encima Adaptación Organismo anfitrión Transferasa- Aspartato aminotransferasa Transferasa- Transferasa- Glutathione Hidrolasas- α-galactosidasa Frio Pseudoalteromonas haloplanktis TAC125 Frio Halomonas sp. ANT108 Caliente Geobacillus stearothermophilus Hidrolasas- β-galactosidasa Frio Rahnella sp.R3 •Descripción del proceso paso a paso para el reconocimiento de encimas. Paso 1.- Después apretamos al nombre rojo del mircoorganimos extremofilos obtenidos de ahí nos manda al programa NIH entonces le pones al fasta, se muestra la secuencia de enzimas.

7. FASTA DE LA LINEA NARANJA SECUENCIA DE LA BACTERIA EXTEMOFILOS Paso2.- La secuencia lo copiamos al programa EMBOSS Backtranseq.

8. Paso 3.- Bajamos hacia abajo del programa, le ponemos enviar.

9. paso 4.- la secuencia del programa EMBOSS Backtranseq lo copiamos al BLAST pues asi repetimos con las demás bacterias 5. Resultados Transferasa- Glutathione s- transferase - Halomonas sp. ANT108

10. Hydrolases- α-galactosidase -Geobacillus stearothermophilus

11. Hidrolasas- Rahnella sp.R3 Transferasa- Aspartato aminotransferase- Pseudoalteromonas haloplanktis TAC125

12. Muestra de Pseudoalteromonas haloplanktis TAC125

13. - Muestra de Halomonas sp. ANT108 ( error) Fuente: ELABORACION PROPIA - Muestra de Geobacillus stearothermophilus FUENTE: ELABORACION PROPIA Rahnella sp.R3

14. FUENTE: ELABORACION PROPIA 6. Conclusiones El desarrollo de procesos biotecnológicos empleando microorganismos extremófilos y las biomoléculas provenientes de ellos, ofrece una alternativa viable para el desarrollo sustentable. Es necesario entonces, encaminar esfuerzos por parte de la comunidad científica para apoyar la búsqueda de nuevas fuentes de extremófilos, así como el desarrollo de técnicas que impliquen la modificación genética, estructural y funcional, de las biomoléculas provenientes de estos microorganismos para su aplicación a gran escala, lo que finalmente redundará en el beneficio de las generaciones presentes y futuras. 7. Bibliografía Oliart-Ros, R. M., Manresa-Presas, Á., & Sánchez-Otero, M. G. (2016). Utilización de microorganismos de ambientes extremos y sus productos en el desarrollo biotecnológico. CienciaUAT, 11(1), 79-90. Van-Den-Burg, B. (2003). Extremophiles as a source for novel enzymes. Current Opinion in Microbiology 6(3): 213-218.

15. Sánchez-Otero, M. G., Ruiz-López, I. I., Avila-Nieto, D. E., and Oliart-Ros, R. M. (2011). Significant improvement of Geobacillus thermoleovorans CCR11 thermoalkalophilic lipase production using Response Surface Methodology. New Biotechnology. 28(6): 761-766. Sára, M., Egelseer, E. M., Huber, C., Ilk, N., Pleschberger, M., Pum, D., and Sleytr, U. B. (2006). Slayer proteins: potential application in nano (bio) technology. En B. H. Rehn (Ed.), Microbial bionanotechnology: biological self- assembly systems and biopolymer-based nanostructures (pp. 307-338). U.K.: Horizon Scientific Press. Sarmiento, F., Peralta, R., and Blamey, J. M. (2015). Cold and hot extremozymes: industrial relevance and current trends. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 3: 148. Sauer, T. and Gallinski, E. A. (1998). Bacterial milking: a novel bioprocess for production of compatible solutes. Biotechnology and Bioengineering 57(3): 306- 313. Simon, R. C., Mutti, F. G., and Kroutil, W. (2013). Biocatalytic synthesis of enantiopure building blocks for pharmaceuticals. Drug Discovery Today: Technologies. 10(1): e37-e44. Singh, B. K. (2010). Exploring microbial diversity for biotechnology: the way forward. Trends in Biotechnology 28(3): 111-116. Souza, V., Espinosa-Asuar, L., Escalante, A. E., Eguiarte, L. E., Farmer, J., Forney, L., and Elser, J. J. (2006). An endangered oasis of aquatic microbial biodiversity in the Chihuahuan desert. Proceedings of the National Academy. 103(17): 6565-6570 8. Cuestionario • ¿Qué es una proteína? Las proteínas son moléculas grandes y complejas que desempeñan muchas funciones críticas en el cuerpo. Realizan la mayor parte del trabajo en las células y son necesarias para la estructura, función y regulación de los tejidos y órganos del cuerpo.

16. • ¿Qué son las proteínas (enzimas) extremófilas y que aplicaciones tiene en biotecnología? Las enzimas termófilas e hipertermófilas activas a altas temperaturas no tienen actividad a temperaturas menores a 40 grados centígrados. Los microorganismos hipertermófilos se hallan exclusivamen- te en medios con temperaturas relativamente altas, entre 80 y 115 grados centígrados. • ¿Historia de las enzimas extremófilas? Aplicaciones biotecnológicas de los extremófilos Debido a que muchos procesos industriales requieren altas o bajas temperaturas o pH ácidos o alcalinos, los extremófilos se han convertido para las industrias en atractivas fuentes de biocatalizadores (enzimas) estables a condiciones extremas.