Degradación de nitrilos y compuestos inorgánicos de cianuro por una arquea hipertermófila aislada de Isla Decepción, Antártica

Abstract

Dentro de las enzimas que algunas especies de Pyrococcus poseen se encuentran las nitrilo-aminohidrolasas (EC 3.5.5.1), también llamadas nitrilasas. Las nitrilasas son enzimas que catalizan la hidrólisis de una variedad de nitrilos a sus respectivos ácidos carboxílicos, liberando amonio. Por otra parte, las cianohidratasas y cianodihidratasas son enzimas pertenecientes a la familia de las nitrilasas capaces de catalizar la hidrólisis de cianuros inorgánicos, generando amonio. El cianuro es utilizado o es producto secundario en variados procesos industriales como galvanoplastía, extracción de metales preciosos, fabricación de plásticos y acero. El desarrollo de métodos para la descontaminación de estos cianuros de desecho es absolutamente necesario ya que pueden ser liberados al medioambiente, contaminando aguas y suelos, siendo altamente tóxicos y letales para la mayoría de las especies conocidas. En este trabajo de memoria se estudió el potencial de degradación de Pyrococcus sp. M24D13 y de su enzima nitrilasa endógena y recombinante frente a distintos nitrilos y cianuros inorgánicos. A través de curvas de crecimiento con distintos sustratos nitrilados y la medición de amonio en el medio, se pudo observar que el microorganismo fue capaz de degradar estos compuestos y utilizarlos como fuente de nitrógeno para su crecimiento. Por otro lado, se purificó parcialmente la nitrilasa endógena y recombinante. Para la versión endógena se utilizaron datos de trabajos previos. Mientras que la purificación parcial de la versión recombinante mostró un rendimiento del 63,6%, con una alta actividad específica para la mayoría de los sustratos nitrilados estudiados. Por otro lado, la producción de la nitrilasa recombinante utilizando medios autoinducidos mostró que podría ser una vía para futuros estudios de optimización y escalamiento de la nitrilasa recombinante. El análisis de los resultados obtenidos mostró que Pyrococcus sp. M24D13 es un microorganismo con potencial de biodegradar diversos compuestos nitrilados mientras que su enzima nitrilasa podría ser una herramienta en la biocatálisis para la síntesis distintos ácidos carboxílicos

Pyrococcus species have nitrile aminohydrolase enzymes (EC 3.5.5.1), also called nitrilases, which can be induced in the microorganism by the presence of nitriles in the culture media. These enzymes catalyse the hydrolisis of a nitrile into its respective carboxylic acid, generating ammonia, which is measured to determine enzymatic activity. On the other hand, cyanohydratases and cyanodihydratases are enzymes that belong to the nitrilase superfamily and are able to catalyse the hydrolisis of different inorganic cyanide species. Cyanide is generated in processes such as electroplating, gold and silver mining and manufacture of steel and different kinds of plastics. The development of cyanide decontamination methods is extremely necessary, since these highly toxic inorganic cyanide species can be released into the environment, polluting soil and water. In this work, the biodegradation of different nitriles and inorganic cyanide by Pyrococcus sp. M24D13 and its endogenous and recombinant nitrilases was assessed. The development of growth curves and determination of ammonia generated, utilizing different nitrile substrates, revealed that the microorganism was able to degrade these compounds and use them as nitrogen source for its growth. On the other hand, the endogenous and recombinant nitrilases were partially purified. For the endogenous nitrilase purification data previously obtained was used. The partial purification of the recombinant nitrilase reached 63.6% yield, having high specific activity with most of the nitrile compounds studied. Additionally, the employment of autoinduced media for the production of the recombinant nitrilase, showed great potential in the optimization and mass production of the recombinant enzyme. The analysis of the obtained data revealed that Pyrococcus sp. M24D13 is a microorganism capable of biodegrade a wide array of nitrile compounds and its nitrilase enzyme could be a biocatalytic tool in the synthesis of different carboxylic acids