Sistemas mono-enzimáticos de desglicosilación de flavonoides (diglicosidasas) para su aplicación en procesos tecnológicos

Abstract

Los flavonoides son metabolitos secundarios vegetales y, como tales, son ubicuos en los ecosistemas. En general, se encuentran glicosilados y en su reciclo natural, la desglicosilación es el primer paso catabólico seguido de la oxidación de la estructura aromática. Las diglicosidasas son enzimas que catalizan la hidrólisis del enlace heterosídico y liberan el disacárido y su correspondiente aglicona en una única reacción. El hongo Acremonium sp. DSM 24697 ha sido descripto como productor de una diglicosidasa, denominada 6-O-α-ramnosil-β-glucosidasa I, específica para flavonoides 7-O-rutinosilados. Si bien la hidrólisis del flavonoide 3-O-rutinosilado rutina no ha sido detectada con esta enzima, esta cepa es capaz de crecer con rutina como fuente de carbono. Basados en estos resultados previos, en el presente trabajo se estudió el sistema enzimático de Acremonium sp. DSM 24697 para la desglicosilación de rutina. Además se realizó una exploración de nuevas diglicosidasas en 28 cepas de los géneros Acremonium y Sarocladium utilizando diversos flavonoides (rutina, diosmina y hesperidina) como fuente de carbono. Rutina (quercetin-3-O-(6-O-α-L-ramnopiranosil-β-D-glucopiranósido) es un flavonoide compuesto por el polifenol quercetina y el disacárido rutinosa. Su desglicosilación enzimática es usualmente cuantificada mediante HPLC debido a la carencia de un método de screening rápido. Así, el desarrollo y validación de un método espectrofotométrico para la cuantificación de quercetina permitió medir la actividad desglicosilante de rutina y evaluar un número mayor de muestras en el tiempo. Los valores máximos de actividad enzimática para Acremonium sp. DSM 24697 y Sarocladium strictum DMic 093557 fueron 11.04 ± 1.15 U/L y 22.4 ± 4.1 U/L, respectivamente. En ambos casos, los productos de reacción se identificaron como rutinosa y quercetina, confirmando la producción de la actividad diglicosidasa. La diglicosidasa de Acremonium sp. DSM 24697 que hidroliza el flavonoide rutina, fue denominada 6-O-α-ramnosil-β-glucosidasa II. Esta última posee un peso molecular aparente de 85 kDa, un pH y una temperatura óptima 5.0 y 50 °C respectivamente. Este catalizador mostró una alta promiscuidad de sustratos respecto de las diglicosidasas descriptas en literatura. Fue capaz de hidrolizar 3-O-rutinósidos, 7-O-rutinósidos y con menor especificidad también hidrolizó 7-O-neohesperidósidos y los polisacáridos xilano y laminarina. El gen que codifica esta proteína se identificó en la secuencia del genoma de Acremonium sp. DSM 24697 y se expresó funcionalmente en Pichia pastoris. La proteína se clasificó dentro de las glicósido hidrolasas de la familia 3 (GH3) a diferencia de las diglicosidasas fúngicas conocidas, que pertenecen a las familias GH1 y GH5. Dentro de esta familia, αRβG II es el primer catalizador que actúa en modo endo y, de acuerdo al mecanismo de reacción retaining de la familia GH3, es capaz de transglicosilar. De esta forma, se sintetizaron rutinósidos de alcoholes primarios, secundarios y fenólicos. Un trabajo de ingeniería del medio de reacción fue llevado a cabo para incrementar la eficiencia de la desglicosilación de flavonoides. Para ello, la catálisis con las diglicosidasas de Acremonium sp. DSM 24697 se realizó en presencia de solventes altamente eutécticos (DES). Los mismos están compuestos por una base de nitrógeno cuaternario y un dador de hidrógeno. La enzima 6-O-α-ramnosil-β-glucosidasa I desglicosiló hesperidina en DESs compuestos por colina-glicerol y colina-etilenglicol en proporciones de hasta 40% v/v DES-Buffer. La actividad de desglicosilación aumentó significativamente cuando la reacción se realizó en un medio que contenía los componentes individuales de los DES (glicerol y etilenglicol) (40% v/v de glicerol produjo un incremento del 140% de la actividad enzimática).