{"id":568900,"date":"2025-11-21T17:58:30","date_gmt":"2025-11-21T20:58:30","guid":{"rendered":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=568900"},"modified":"2025-11-28T10:54:01","modified_gmt":"2025-11-28T13:54:01","slug":"una-enzima-de-una-bacteria-del-suelo-puede-incrementar-la-productividad-del-etanol-de-segunda-generacion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/una-enzima-de-una-bacteria-del-suelo-puede-incrementar-la-productividad-del-etanol-de-segunda-generacion\/","title":{"rendered":"Una enzima de una bacteria del suelo puede incrementar la productividad del etanol de segunda generaci\u00f3n"},"content":{"rendered":"
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LNBR\/CNPEM<\/span>Ilustraci\u00f3n que muestra la estructura tridimensional de la enzima CelOCE, que acelera la degradaci\u00f3n de la celulosa en glucosaLNBR\/CNPEM<\/span><\/p><\/div>\n

\u00bfEn qu\u00e9 lugar ser\u00eda m\u00e1s probable encontrar microorganismos especializados en romper la pared celular de la ca\u00f1a de az\u00facar, descomponer la celulosa (un hidrato de carbono complejo \u2012de cadena larga\u2012 que aporta rigidez a las plantas y no fermenta), y transformarla en mol\u00e9culas m\u00e1s peque\u00f1as de glucosa, un tipo de az\u00facar que fermenta f\u00e1cilmente?<\/p>\n

La respuesta: en un punto de una central productora de az\u00facar y alcohol donde el suelo ha sido cubierto durante a\u00f1os por parvas y m\u00e1s parvas de bagazo de ca\u00f1a de az\u00facar. Fue en ambientes con estas caracter\u00edsticas, en las refiner\u00edas de ca\u00f1a de az\u00facar del interior del estado de S\u00e3o Paulo, que un grupo de investigadores del Laboratorio Nacional de Biorrenovables (LNBR) descubri\u00f3 una peque\u00f1a enzima que acelera la descomposici\u00f3n de la celulosa y la reduce a mol\u00e9culas de glucosa. El LNBR es uno de los cuatro laboratorios del Centro Nacional de Investigaciones en Energ\u00eda y Materiales (CNPEM), con sede en Campinas [S\u00e3o Paulo].<\/p>\n

La enzima, que recibi\u00f3 el nombre de CelOCE (acr\u00f3nimo en ingl\u00e9s por Cellulose Oxidative Cleaving Enzyme), est\u00e1 compuesta por 110 amino\u00e1cidos y es producida por una bacteria hasta entonces desconocida del filo no caracterizado UBP4, que vive entre los residuos de biomasa de la ca\u00f1a de az\u00facar y en ambientes acu\u00e1ticos. A partir de muestras del suelo sobre el que desde hace m\u00e1s de dos d\u00e9cadas se almacena el bagazo de la ca\u00f1a de az\u00facar, los investigadores obtuvieron el ADN de la bacteria y descubrieron la secuencia gen\u00e9tica del microorganismo que proporciona las instrucciones para la producci\u00f3n de la enzima.<\/p>\n

\u201cDemostramos que en la naturaleza existen bacterias capaces de explotar una potente qu\u00edmica r\u00e9dox para descomponer la celulosa\u201d, dice Mario Murakami, director cient\u00edfico del LNBR y coordinador del grupo de investigaci\u00f3n que public\u00f3 un art\u00edculo en la edici\u00f3n de febrero de la revista Nature<\/em> sobre el descubrimiento de la CelOCE. \u201cEsta enzima tiene un gran potencial para aumentar la productividad de las biorrefiner\u00edas de biomasa vegetal, como las centrales productoras de etanol\u201d.<\/p>\n

Los autores del trabajo, financiado en parte por la FAPESP, son en su mayor\u00eda del CNPEM. Tambi\u00e9n firmaron el estudio colegas del campus de Ribeir\u00e3o Preto de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), de la Universidad de Aix-Marsella [amU], en Francia, y de la Universidad T\u00e9cnica de Dinamarca (DTU).<\/p>\n

Para simular el empleo de la nueva enzima bajo condiciones similares a las que se utilizan en la industria, el equipo de Campinas las prob\u00f3 en biorreactores m\u00e1s peque\u00f1os, de 65 litros (l) y 300 l. Seg\u00fan el estudio, la adopci\u00f3n de la CelOCE aument\u00f3 en un 21 % la eficiencia del c\u00f3ctel enzim\u00e1tico comercial que actualmente se utiliza para producir etanol de segunda generaci\u00f3n. Este tipo de biocombustible se obtiene a partir de la descomposici\u00f3n parcial de la pared celular de residuos vegetales, en el caso de la ca\u00f1a de az\u00facar, del bagazo o de la paja. Parte de los az\u00facares presentes en esas estructuras vegetales que no fermentan, como la celulosa, son transformados en glucosa, que fermenta y genera el etanol. Este proceso es costoso y mucho menos eficiente que la obtenci\u00f3n de alcohol mediante el m\u00e9todo tradicional, a partir del jugo de la ca\u00f1a de az\u00facar, un l\u00edquido en el cual los az\u00facares ya est\u00e1n listos para fermentar. \u201cHoy en d\u00eda es posible aumentar un 10 % la eficiencia del c\u00f3ctel mediante el empleo de las LPMO [enzimas descubiertas hace m\u00e1s de 20 a\u00f1os que ayudan a degradar la celulosa]\u201d, comenta el director cient\u00edfico del LNBR. \u201cPero el incremento de la eficiencia que proporciona nuestra enzima pr\u00e1cticamente duplica lo obtenido con las LPMO\u201d.<\/p>\n

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Eduardo Cesar\u2009\/\u2009Revista Pesquisa FAPESP<\/span>La nueva enzima fue descubierta en bacterias que viven en el bagazo de la ca\u00f1a de az\u00facar en las centrales de producci\u00f3n de etanolEduardo Cesar\u2009\/\u2009Revista Pesquisa FAPESP<\/span><\/p><\/div>\n

El equipo de Murakami ha dominado todo el proceso de producci\u00f3n de la enzima, para el que ya se ha presentado una solicitud de patente. Para lograrlo, clonaron el gen de la bacteria que produce la CelOCE y lo introdujeron, utilizando como tijera gen\u00e9tica la herramienta de edici\u00f3n molecular CRISPR-Cas9, en el hongo Trichoderma reesei<\/em>. De esta forma, el hongo es capaz de producir CelOCE en concomitancia con las enzimas utilizadas comercialmente en el c\u00f3ctel para degradar la celulosa.<\/p>\n

\u201cUno de los momentos m\u00e1s interesantes de la investigaci\u00f3n fue cuando conseguimos, utilizando las instalaciones de Sirius \u2012el acelerador de part\u00edculas que es la fuente de luz sincrotr\u00f3n del CNPEM y la mayor instalaci\u00f3n cient\u00edfica de Brasil\u2012 descifrar la estructura cristalogr\u00e1fica de la enzima\u201d, comenta el bi\u00f3logo molecular Clelton Aparecido dos Santos, del LNBR, autor principal del art\u00edculo. \u201cDescubrimos que presenta una disposici\u00f3n inusual, con un sitio activo compacto y un modo peculiar de interacci\u00f3n con la celulosa\u201d.<\/p>\n

\u201cEs un trabajo fant\u00e1stico\u201d, dice Igor Polikarpov, del Instituto de F\u00edsica de S\u00e3o Carlos (IFSC) de la USP, quien no particip\u00f3 en la investigaci\u00f3n y estudia biolog\u00eda estructural y biof\u00edsica molecular y sus aplicaciones en el campo de la bioenerg\u00eda y la biotecnolog\u00eda. \u201cSin duda, la CelOCE ser\u00e1 \u00fatil en el proceso de hidr\u00f3lisis [rotura] enzim\u00e1tica de la biomasa que contiene celulosa y podr\u00eda aplicarse en la producci\u00f3n de etanol de segunda generaci\u00f3n\u201d.<\/p>\n

Para el bot\u00e1nico Marcos Buckeridge, del Instituto de Biociencias (IB) de la USP, quien investiga la producci\u00f3n de bioenerg\u00eda, este trabajo ha sido muy bien elaborado. \u201cHan hecho un excelente uso de las mejores t\u00e9cnicas de investigaci\u00f3n disponibles, con lo cual consiguieron realizar una caracterizaci\u00f3n muy buena de la enzima\u201d, dice el investigador, quien no particip\u00f3 en el estudio con la CelOCE. El LNBR est\u00e1 negociando con dos empresas la posibilidad de concederles la licencia del uso del biocatalizador para producir etanol de segunda generaci\u00f3n.<\/p>\n

Este art\u00edculo sali\u00f3 publicado con el t\u00edtulo \u201cDel campo a la central<\/strong>\u201d en la edici\u00f3n impresa n\u00b0 349 de marzo de 2025. <\/p>\n

Proyecto
\n<\/strong>Mecanismos enzim\u00e1ticos del microbioma de herb\u00edvoros acu\u00e1ticos para la despolimerizaci\u00f3n y el metabolismo de hidratos de carbono complejos (n\u00ba 21\/04891-3<\/a>); Modalidad<\/strong> Proyecto Tem\u00e1tico; Investigador responsable<\/strong> Mario Murakami (CNPEM); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 4.097.625,98.<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico
\n<\/strong>SANTOS, C. A.\u00a0et al<\/em>.\u00a0A metagenomic \u201cdark matter\u201d enzyme catalyses oxidative cellulose conversion<\/a>.\u00a0Nature<\/strong>. 12 feb. 2025.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Es una prote\u00edna del microorganismo que rompe la celulosa del bagazo de la ca\u00f1a transform\u00e1ndola en un az\u00facar menor que fermenta m\u00e1s f\u00e1cilmente","protected":false},"author":13,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[276],"coauthors":[101],"class_list":["post-568900","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es","tag-bioenergia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/568900","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/13"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=568900"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/568900\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":570495,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/568900\/revisions\/570495"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=568900"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=568900"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=568900"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=568900"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}