BIOPROSPECCIÓN DE ENZIMAS QUE POTENCIAN LA OBTENCIÓN DE BIOCOMBUSTIBLES Francisco Noya, Inés Loaces, Vanesa Amarelle, Cecilia Rodríguez, Sima Schein, Elena Fabiano. Departamento de Bioquímica y Genómica Microbianas Instituto de Investigaciones Biológicas “Clemente Estable”

Producción de etanol celulósico La biomasa vegetal es renovable y abundante Mediante hidrólisis enzimática se liberan azúcares sencillos que pueden ser fermentados en etanol

Enzimas Celulasas Hemicelulasas Auxiliares Endoglucanasas Exoglucanasas β- glucosidasas Hemicelulasas Arabinofunarasas Xilosidasas β- xilosidasas Auxiliares 16% del costo!!

Bioprospección Menos de 5000 especies bacterianas son cultivables en el laboratorio; se estima que esto representa menos del 1% del total de especies de bacterias sobre el planeta. Al utilizar técnicas de cultivo no se aumenta la diversidad de microorganismos detectados. Aprovechar toda la diversidad genética de una comunidad bacteriana especializada sean cultivables in vitro o no.

Metagenómica Estudio del ADN de una comunidad bacteriana. Identificación de genes que confieren una actividad de interés. Seleccionar las mejores enzimas y expresarlas en cepas industriales especializadas en convertir azúcares sencillos en etanol.

Estrategia Construcción de bibliotecas metagenómicas Hospedero E. coli Screening funcional Usando medios específicos Caracterización in vitro de enzimas Clonado, sobre-expresión y caracterización bioqúimica y funcional Producción de etanol Usando cepas de E. coli etanologénicas

Resultados Bibliotecas metagenómicas 30.000-100.000 clones Más de 70 fósmidos con actividad de interés Celulasas – endo y exo –, xilanasas, lipasas. Enzimas con cualidades interesantes para aplicación industrial Tolerancia a solventes, actividad en amplio rango de pH y temperatura, sin inhibición por producto.

Resultados Complementación de cepa etanologénica de E. coli Ms04 EndoG Produce únicamente etanol Metaboliza xilosa y glucosa Tolera alta [EtOH] Tolera acético (10 g/L) EndoG Exo/endo-glucanasa + xilanasa

Producción de etanol a partir de carboximetil celulosa - CMC Ms04-EndoG Ms04 wt

Producción de biodiesel 2015: 55.160.000 litros de Biodiesel 10 % de glicerina Componente % Glicerol 74,6 Metanol 4,0 Cenizas 4,7 Agua 2,8 MONG 13,9 pH 10-12

Selección de genes que facilitan la utilización de glicerina cruda A partir de lodo de digestor anaerobio 100.000 clones Clones que crecen más rápido en glicerina cruda (aerobio) 50 clones Clones que producen más etanol (microaerofílico)

Producción de etanol a partir de glicerina cruda 0.39 g∙h-1∙OD-1∙L-1 Ly180-X (□) Ly180-G1 (■)

Capacidades Construcción de bibliotecas metagenómicas Análisis funcional de comunidades microbianas Selección de catalizadores biológicos de interés industrial Secuenciación y análisis bioinformático Caracterización bioquímica de enzimas Herramientas de biología molecular para el desarrollo de cepas de interés industrial Fermentación a escala de laboratorio de biomasa vegetal y desechos agro-industriales

Agradecimientos