Durante el desarrollo de este trabajo vamos a realizar un análisis bioinformático del gen amyM, procedente de la bacteria Bacillus stearothermophilus, que codifica para una α-amilasa maltogénica. Nuestra atención sobre esta enzima surge por la aplicación biotecnológica que puede desempeñar.


1.1. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO BIOTECNOLÓGICO


1.1.1. PROCESO BIOLÓGICO

La proteína que vamos a analizar pertenece a la familia de las amilasas, que son enzimas capaces de degradar el glucógeno y el almidón, formando azúcares simples. En este caso se trata de una α-amilasa maltogénica, que posee características únicas que la diferencia de otras α-amilasas:


  • Actividad para romper enlaces α-D-1,4 y α-D-1,6-glicosídicos, liberando maltosa
  • Actividad de transglicosilación para generar oligosacáridos
  • Actividad para romper la acarbosa, un inhibidor competitivo de las α-amilasas

La principal actividad de la α-amilasa maltogénica es la de liberar maltosa a partir del almidón. El almidón es el principal polisacárido de reserva en plantas, y está formado por polímeros de glucosa, formando moléculas de amilosa y amilopectina. En la amilosa existen enlaces de tipo α-1,4, y en la amilopeptina aparecen ramificaciones con enlaces α-1,6.



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Fig. 1: Estructura de la alfa-amilasa maltogénica con los aminoácidos del sitio activo marcados

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Fig. 2: Estructura del almidón


Algunas de estas propiedades de las amilasas maltogénicas son compartidas por otras dos enzimas amilolíticas, como las neopululanasas y las ciclomaltodextrinasas, compartiendo una gran identidad entre las secuencias.

1.1.2. IMPORTANCIA E INTERÉS HUMANO

La estructura del almidón es la que determina las propiedades de la harina y de los productos de panadería y repostería. La α-amilasa maltogénica estudiada es comercializada con el nombre de Novamyl L, por parte de la empresa Novozymes. Esta enzima es capaz de reducir el ratio de enranciamiento de la miga de pan al reducir la retrodegradación del almidón, con lo cual el pan se puede mantener fresco en manos del consumidor. Mediante el uso de esta enzima se puede mejorar la calidad del pan al mantener la suavidad y elasticidad de la miga y reducir la tasa de enranciamiento, pudiendo crear efectos sinérgicos con otras enzimas, como por ejemplo la α-amilasa de hongos, xilanasa y lipasa.

1.1.3. A NIVEL MOLECULAR

La α-amilasa maltogénica, con el código EC=3.2.1.133, posee una secuencia aminoacídica (ver 5.ANEXOS) compuesta por 719aa. Esta proteína tiene, en la base de datos UniProt, el código de acceso (Accession number, AC) P19531.

Esta enzima se traduce a partir del gen amyM (ver secuencia CDS en 5.ANEXOS) de Bacillus estearothermophilus, cuyo linaje taxonómico es: BacteriaFirmicutesBacillalesBacillaceaeGeobacillus. Bacillus estearothermophilus es una bacteria Gram-positiva con forma de bacilo, también denominada Geobacillus stearothermophilus. Está ampliamente distribuida por el suelo, manantiales calientes y sedimentos oceánicos. Es usada comúnmente como organismo de validación y control en los estudios de esterilización.

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Fig. 3: Bacillus estearothermophilus
1.1.4. VARIANTES DE NOVAMYL

Novozymes ha obtenido a partir de la α-amilasa maltogénica, Novamyl, una variante que conserva la frescura y prolonga la vida comercial de los productos panificados de bajo pH. La nueva enzima se denomina Novamyl SD, la cual ha sido desarrollada especialmente para su aplicación en masas de bajo pH (como por ejemplo pan de masa fermentada, pan de centeno y muffins). Al igual que Novamyl convencional, Novamyl SD modifica la fracción de almidón de la harina y puede añadirse a la harina o bien a la masa durante la panificación.

1.2. OBJETIVOS


El objetivo de este trabajo es la realización de un análisis bioinformático de la secuencia del gen amyM, y la proteína que codififica, la α-amilasa maltogénica. Para comenzar se lleva a cabo la búsqueda del gen de estudio, y posteriormente se realizarán todas las tareas del análisis bioinformático; empleando para ello búsquedas en bases de datos públicas y varios programas de análisis bioinformáticos. Todo ello con el objetivo final de ofrecer un estudio detallado de esta secuencia de partida ligada a un proceso biotecnológico, a partir de un proceso de recogida de información y comparación entre especies relacionadas.


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