La trehalosa (a-D-glucopiranosil-(1,1)-a-D-glucopiransido)

TrehalosaLa trehalosa (a-D-glucopiranosil-(1,1)-a-D-glucopiransido)

Es un disacrido no reductor formado por dos molculas de glucosa, se encuentra presente en una amplia gama de organismos llevando a cabo funciones como azcar de reserva y como protector ante el estrs abitico. Pose amplias aplicaciones biotecnolgicas ya que protege protenas y membranas biolgicas, lo cual permite que pueda ser usada como preservador de alimentos, enzimas, vacunas, clulas, tejidos y rganos, y como sustituto de sacarosa en dulcera y panadera.(1)

La trehalosaDescrita primero por Wiggers desde 1832 como un azcar desconocido presente en el cornezuelo del centeno (hongo patgeno). Despus encontrado en los capullos del escarabajo Larinus Maculata, nombre comn trehala Berthelot designa al disacrido como trehalosa.

La (a-D-glucopiranosil-(1,1)-a-D-glucopiransido) es un disacrido no reductor formado por dos molculas de glucosa. El enlace a,a-1,1 conecta los dos extremos reductores de los residuos de glucosa (Paiva y Panek 1996) anulando su poder reductor.

Molcula de trehalosa

Biosntesis y presencia en los seres vivos. A la fecha se conocen cinco diferentes vas de sntesis de trehalosa, distribuidas en todos los reinos vivos conocidos. Se encuentra en bacterias y hongos y en cantidades considerables en criptobiontes.

Identificada en casi todos los insectos sobretodo en la hemolinfa.

Se tiene evidencia de su presencia en plantas angiospermas como tabaco y arroz lo cual hace suponer que se encuentra en todas las plantas superiores.

Vas de sntesis de trehalosa

Amplia distribucin de sntesis en la naturalezaGracias a la disponibilidad de secuencias de ADN y protenas depositadas en el GenBank se han identificado genes de sntesis de trehalosa en diferentes especies de bacterias, arquibacterias, hogos, insectos y plantas.

La amplia distribucin de vas de biosntesis y degradacin de trehalosa en los tres superdominios (Bacteria, Arquea y Eucaria) sugiere que ha sido utilizada por la naturaleza de manera muy verstil.

Sntesis va TPS/TPPEn la naturaleza, la ruta de sntesis aparentemente preferida, dado que se encuentra ampliamente distribuida, es aquella que involucra dos reacciones qumicas catalizadas por las enzimas TPS (Trehalosa 6-Fosfato Sinasa) y TPP (Trehalosa 6-Fosfato Fosfatasa).

Elucidada por Leloir en la levadura Sacharomyces Serevisiae, la cual utiliza estas dos enzimas y los sustratos son la glucosa-6-fosfato y la UDP-glucosa.(Cabib y Leloir 1958)

Biosntesis en bacterias La ruta TPS/TPP se encuentra tambin en bacterias donde se le conoce como la via OtsA/OtsB. Tambien se hallan en insectos nematodos y plantas.

Tambin encontramos la via llamada TreY/TreZ o (MTS/MTH) que utiliza maltodextrinas como sustrato modificndose un enlace terminal a(1,4) en el extremo no reductos a un enlace a (1,1) a travs de una transglicosidacion originando una unidad trehalosil terminal.

La otra va encontrada comnmente en plantas es la TreS o GT donde el sustrato es el azcar maltosa donde el enlace a-(1,4) es modificado a a (1,1) Va TreY/TreZ o (MTS/MTH)

Va TreS o GT(glucosil transferasa)

Propiedades fisicoqumicas de la trehalosaSe ha demostrado que es capaz de proteger la estructura y funcin de las enzimas y la integridad de las membranas biolgicas bajo condiciones de estrs abitico extremo.En la proteccin de las protenas la trehalosa forma una capsula alrededor de la protena protegiendo su estructura terciaria(Lins et al. , 2004).

Propiedades fisicoqumicas de la trehalosaEl hecho de ser un azcar no reductor previene la reaccin de Maillar en la cual los grupos aldehdo de los azucares reducen a los grupos amino de los residuos de la protenas produciendo el tpico color caf de la degradacin de estas.

La capacidad de la trehalosa para proteger las membranas durante la deshidratacin es producto de su interaccin con estas para mantener el estado fluido y prevenir contra la fusin la separacin de fases y el rompimiento de las membranas.(Crowe et al., 1984)

Proteccin de membrana

Usos biotecnolgicos de la trehalosa Las propiedades de la trehalosa la han vuelto un apreciado producto biotecnolgico con diversas aplicaciones. A nivel comercial dos procesos se han desarrollado para la sntesis del disacrido:

La compaa japonesa Hayashibara ha desarrollado un proceso de produccin enzimtica basado en el uso de almidn como sustrato emplendo las enzimas malto-oligosil trehalosa sintasa (MTS) y la malto-oligosil trehalosa hidrolasa (MTH), provenientes de la Arthobacter ramosus

Este mtodo bajo de $700/kg a $5/kg con un 98% de pureza y apto para el consumo humano y otros usos industriales (Shiraldi et al., 2002).

Usos ms comunes y prometedores de la trehalosa

Protector de la actividad enzimtica. Estabilizador y protector de molculas complejas Aditivos de diversos alimentos Sustituto de azcar Preservador de clulas tejidos y rganosOsmoprotector de plantas ornamentalesUso en la industria de cosmticosUsos mdicos y nutriceuticos

Trehalosa (Hayashibara)Productos alimenticios y cosmticaProtector natural de la Hayashibara - Para el cuidado de la piel y del cabello Para La Supresin De Los OloresSustituto o complemento de sacarosa en panadera, chocolates, productos de frutas, productos congelados, bebidas, bebidas alcohlicas.

Procesos en reactor batch (Chiraldi C. 2002)Estos se realizan con enzimas en solucin. Las enzimas utilizadas son la MTS y MTH que son aisladas de la Arthrobacter Q36.En este proceso se usa como sustrato almidn de maz pretratado. La temperatura del proceso se lleva a 40 C, la solucion resultante contiene 66% de trehalosa (p/p) y una pequea cantidad de oligosacaridos reducidos.

Sntesis a travs de MTS y MTH de la Brevibacterium helvolumEn este proceso se utilizan las enzimas MTS/MTH aisladas de la Brevibacterium helvolum.

En este proceso se lleva a acabo con el acoplamiento de las enzimas de sntesis con un a-amilasa la cual ayuda en la desramificacion del almidn.GT y a-amilasa de Sulfolobussolfataricus KM1En este proceso son usadas la Glucosil transferasa (GT) y la a-amilasa aisladas de Sulfolobus solfataricus KM1.Se usa como sustrato una variedad de maltooligosacaridos de grados de polimerizacion de 3-7 Los rendimientos alcanzados son de 36 a 60% de trehalosa.Los rendimientos fueron mejorados al incorporar una amilasa con un grado de polimerizacin alto(17). Alcanzando 80% de trehalosa.Bioprocesos por inmovilizacinLa trehalosa fosforilaza obtenida de Schizophyllum commune BT2115 y la almidon fosforilaza obtenida de Corynebacterium callunae DSM 20147 fueron purificadas.Las enzimas se inmovilizaron por adsorcin en un empaque y este fue colocado en un reactor .En este proceso la materia prima es el almidn. Los sustratos son los sustratos son maltodextrinas, glucosa y fosfatos. La produccion fue reportada constante en un valor de 2.6 g/l *h en un procesos continuo de 72 horas. Trehalosa sintasa de la basidiomyceteGrifola frondosaEste proceso utiliza la Trehalosa sintasa de la basidiomycete Grifola frondosa la cual es capas de formar trehalosa tomando como sustrato la -D-glucosa 1-fosfatphate and D-glucosa.En combinacin se usa la sacarosa fosforilasa La produccin mediante este mtodo fue reportado en 18 mmMol /h para un rendimiento final de 90%.

Referencias J. O. Mascorro-Gallardo/ N Avonce/ G Iturriaga. Biotecnologa de la trehalosa en las plantas. Revista Chapingo. Serie horticultura. Ao/vol. 11 numero 002 Universidad Autnoma Chapingo.Lins R. D. PEREIRA C. S. HUNENBERGER, P. H. 2004 Trehalose-protein interaccion in aqueus solution. Proteins 55; 177-186.CROWE, J.; L. CHAMPMAN, D. 1984. preservation of membranes in enhtdrobiotic organism. The role of the trehlose