UNIVERSIDAD POLITCNICA SALESIANADEPARTAMENTO DE BIOTECNOLOGIA EN RECURSOS NATURALESIngeniera en Biotecnologa en recursos naturales

Nombre: Omar Carrasco

Lacasas

Conocido como bezenidiol:oxigen oxidadoreductasa se clasifica en la nomenclaruta enzimtica como EC 1.10.3.2 (1. Oxidoreductasa; 10.Actuando sobre difenoles o sustancias relacionadas como donadores; 3. Con oxgeno como aceptor; 2. Lacasa) es una oxidasa basada en cobre mltiple, tambin conocidas como grupo de protenas multicobre con baja especificidad actuando en o- y p- quinoles y que suelen actuar tambin sobre aminopehnoles y fenilenediaminas. La semiquinona puede reaccionar adems de forma enzimtica o no enzimtica. Esta enzima esta ampliamente difundida entre plantas, insectos, bacterias y hongos. Estos ltimos son especialmente tiles puesto que se encuentran en varias especies de ascomicetes, algunos deuteromicetes y principalmente basidiomicetes . Estas enzimas catalizan la oxidacin de una amplia variedad de sustratos tanto orgnicos como inorgnicos, que incluyen fenoles, aminofenoles, metoxifenoles, aminas aromticas, y ascorbatos; esto gracias al ncleo de 4 tomos de cobre que se encuentra en su interior.

Introduccin

Es una de las pocas enzimas que ha sido estudiada desde el siglo XIX y descrita por Yoshida por primera vez en 1883, gracias al estudio en el rbol de Rhus vernicifera (Thurston, 1994). Estas enzimas pueden catalizar un amplia variedad de sustratos gracias a la reduccin de oxgeno a agua. (Galhaup, Goller, Peterbauer, Strauss, & Haltrich, 2002a). Esta tambin es llamada como enzimas de cobre azul, esto debido al color caracterstico que produce en la luz UV la enzima purificada.

Fuente

Est distribuida en las planta superiores y hongos como tambin en bacterias (Diamantidis., Effosse, Potier, & Bally, 2000), as estas son encontradas en plantas como arboles arbustos, manzanas, esprragos, papas, peras, mangos y otros vegetales. Tambin son encontrados en insectos como: Bombyx, Calliphora, Diploptera, Drosophilia, Lucilia, Manduca, Musca, Oryctes, Papilio, Phormiam Rhodnius, Sarcaphaga, Schistocerca y Tenebrio (Xu, 1999). La mayora de lacasas perteneces a los hongos superiores, es as que la mayora de lacasas son encontradas en ascomicetes, deuteromicetes y basidiomicetos. Estre los ms comunes en los hongos son los llamados en hongos de la podredumbre blanca: Trametes versicolor, Trametes hirsuta, Trametes villosa, Trametes gallica, Cerena maxima, Coriolposis polyzona, Lentinus tigrinus, Pleurotos eryngii. En bacteriastenemos algunas fuentes como Azozpirilum lipoferum, Marinomonas mediterrnea, Streptomyces griseus y Bacillus subtilis.

Propiedades moleculares de las lacasas En una protena monodimera u homodimera glicosilada generalmente con pocos componentes sacridos (hexoaminas, glucosa, fucosa, manosa y arabidosa) siendo la principal manosa. Estanezo compuesta principalmente por metionina en especial en las hlices . Su tamao esta entre los 600-100 kDA segn la electroforesis por el protocolo de SDS-PAGE mostrando movilidad en el gel. La glicosilacin de la enzima es muy importante pues influye en la secrecin, susceptibilidad proteoltica, actividad, retencin de cobre y estabilidad trmica.

El punto isoelctrico de la lacasa est en los hongos entre 3 y 7 pI, mientras que en plantas esta entre 1 y 9 pI; esto debido a la naturaleza de la enzima, puesto que en la planta esta se produce de forma intracelular y en hongos de forma extracelular. As mismo el pH ptimo en hongos es entre 3.5 y 5.2, mientras que en plantas esta 6.8 y 7.4, debido a como se utiliza la enzima en el organismo.La estructura es la base de la activada enzimtica puesto que la holoenzima posee 4 tomos posee 4 tomos de cobre por un monmero, las cuales estn clasificadas en 3 grupos: T1 o tipo 1 que posee un intenso color azul bajo luz UV de absorbancia 240 nm, removible con solventes que inluyen el agua en base acida; T2 o tipo 2 que es incoloro, detectable en EPR y fcilmente removible pero reconstruible con un proceso tanto aerobio como anaerobio; T3 o Tipo 3 corresponde a un par de tomos de cobre que dan absorbancia dbil ceca de espectro UV de 360 nm. Los tomos de cobre T2 y T3 forman el centro trinuclear donde se ligan a la molcula dioxigeno y la reduccin del agua ocurre por los 4 tomos de cobre.(ver anexo 1)

Ecuacin generalLa ecuacin general de accin de la lacasa es la oxidacin de 4 bencenodioles lo que provoca que se extraiga protones de hidrogeno que termina formando agua ms bencenoquinona (ver anexo 2) 4bencenodiol + O2=4bencesemiquinona +2H2O

Modo de accin de lacasaLa lacasa solo acta sobre las subunidades fenlica de lignina, principalmente hacia la oxidacin de C, la lisis en carbono -carbono , lisis en enlace aril-alquil (Ver anexo 3a)As se cree que el modo de accin incluye 1. Reduccin de T1 por sustrato reducido 2. Transferencia interna de electrones por cobre T2 y T33. Reduccin de oxgeno a agua por el sitio T2 y T3

La oxidacin de un sustrato reducido por lacasa generalmente incluye una prdida de un nico electrn y la formacin de un catin libre en forma de radical. El radical es en general inestable y puede llevar adems a una catlisis oxidativa por lacasas. La trasferencias de electrn del sustrato al cobre T1 es probablemente controlado por una diferencias del potencial REDOX a un menor potencial oxidativo del sustrato o a un mayor potencial REDOX de lacasa se suele obtener un mayor rango de oxidacin del sustrato.

Mediador de lacasas

Las lacasas suelen actuar en la naturaleza como biodegradadores de lignina, pero est restringida a compuestos que resultan en una mayor capacidad oxidativa permitiendo la oxidacin en modelos de componentes similares a la lignina no fenlico. (Ver anexo 3b)

El sistema mediador de lacasa (LMS) fue desarrollado para resolver problemas de biobleaching en pulpa de rbol para la industria del papel. Actualmente se usa ABTS como mediador que muestra eficiencia en la pulpa KRAFT y la transformacin de lignina por la lacasa, adems de disminucin de cantidad de celulosa inicial. As se disminuye la contaminacin

Funcin de la lacasa

Es usas por los hongos para la alimentacin en hongos e insectos al necesitarlo para degradar madera. En plantas son utilizados como defensa y compuesto anti fngico, adems de regulador de crecimiento

Aplicacin de lacasa

Industria papelera: Para mejorar la produccin al degradar lignina con hongos como pre tratamiento antes del tratamiento mecnico, as incrementa eficiencia entre 40 y el 80%, disminuye asi costos. Para ello se us Phlevia brevispora y fue desarrollo por la Swidish Forest Product laboratory. Adems se usa como un pisble blanqueador en sustitucin del mtodo qumico por uso de dixido de cloro u oxgeno; esto se da por hongos filamentosos as hay menos perdida de madera y menor contaminacin por subproductos clorados (Surma-Slusarka & Leks-Stpien, 2007)

Descontaminacin y decodificacin de residuos

Por detoxificacin oxidativa hay remocin de aromticos xenobiticos en la industria de desperdicios, esto se da por desclorinizacin, ruptura de carbonos aromticos, mineralizacin de Hidrocarburos aromticos policclicos e inmovilizacin o insolubilidad de productos

Colorantes

Por su baja especificidad de las lacasas producidas en hongos lignolticos basidiomicetos pueden degradar una amplia gama de colorantes limitado solo por los nutrientes, pues esto terminan siendo piliciclos similares a la lignina. Es importante el mediador de lacasa para todos estos procesos

Degradacin de hidrocarburos aromticos policclicos PAHs

Gracias a tener una estructura similar a la lignina, los hongos T. versicolor reporta mas de 16 PAHs que puede tratar. Al ser enzimas no especficas pueden degradar amplia variedad de anillo bencnicos. Se han reportado que las lacasas purificadas presentan actividad de pH 3-5 en presencia de anillos PAHs en presencia de mediadores HBT y ABTS, lo que los hacen grandes candidatos.

Otros posibles usos: Industria textil, Cuidado de la piel, alimentos (descoloracin de alimentos y ablandadores

Anexo 1.

Anexo 2

Anexo 3

BibliografaDiamantidis., G., Effosse, A., Potier, P., & Bally, R. (2000). Purification y characterization of the first bacterial laccase in rhizospheric bacteria. Soil Biology and Biochemestry(32), 919-927.Galhaup, C., Goller, S., Peterbauer, C. K., Strauss, J., & Haltrich, D. (2002a). Characterization of major laccase isoenzyme form Trametes pubescens and regulation of its synthesis by metal ions. Microbiology, 2159-2169.Surma-Slusarka, B., & Leks-Stpien, J. (2007). TCF bleaching of kraft pulps with laccase and xylanase. Journal of wood chemestry and technology, 90-924.Thurston, C. F. (1994). The estructure and funtion of funfal lacasses". Microbiology(140), 19-26.Xu, F. (1999). Laccase. En M. C. Flickinger, & S. W. Drew, Encyclopedia of bioprocess >Technology: Fermentation, Biocatalysis, Bioseparation (pgs. 1545-1554). New York: Wiley & Sons Inc.