Diseño racional de la inmovilización de proteínas: aplicaciones en cromatografía de afinidad y bioconversión enzimática

Resumen

La inmovilización es una de las tecnologías dirigidas a enfrentar las limitaciones de uso práctico de las enzimas en esferas como la industria. Entre las ventajas que confiere la inmovilización se encuentran: la posibilidad de recuperar la enzima del medio de reacción, la obtención de un producto no contaminado con la enzima, y el incremento de la estabilidad operacional del biocatalizador. Tradicionalmente, la optimización de los procesos de inmovilización se ha realizado de manera empírica, con la consiguiente pérdida de recursos y tiempo que implica este método. Por esta razón, hemos desarrollado una estrategia para el diseño racional de derivados de proteínas inmovilizadas en soportes sólidos mediante interacciones covalentes, iónicas o hidrofóbicas, en función de la aplicación práctica del derivado inmovilizado. Dicha estrategia incluye la generación de algoritmos matemáticos y herramientas bioinformáticas que permiten: (i) obtener información teórica sobre algunas propiedades de la proteína y del soporte que son relevantes para la optimización de la inmovilización, (ii) predecir la carga máxima de proteína necesaria para obtener un derivado inmovilizado con propiedades funcionales óptimas, y (iii) predecir las configuraciones más probables del sistema proteína-soporte en función del pH. Esta nueva metodología se validó mediante la comparación entre los valores de los parámetros de inmovilización predichos y los determinados experimentalmente en nuestro grupo u otros laboratorios. Mediante la aplicación de esta estrategia a enzimas de relevancia industrial, hemos obtenido derivados inmovilizados catalíticamente competentes y funcionalmente eficientes, aptos para su uso en procesos de cromatografía de afinidad y bioconversión enzimática. En esta revisión se presenta la consolidación de nuestras actividades de investigación entre 2006 y 2014 en el diseño racional de la inmovilización de proteínas. Los resultados obtenidos fueron acreedores de un Premio Anual de la Academia de Ciencias de Cuba en 2012.