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Anales de SAIPA - Sociedad Argentina para la Investigación de Productos Aromáticos
IX CONGRESO NACIONAL DE RECURSOS NATURALES AROMÁTICOS Y MEDICINALES
Volumen XVI - 2000 - pág 35 a 43.

FITOPROTEASAS: UN RECURSO NATURAL RENOVABLE NO EXPLOTADO EN ARGENTINA
Natalucci, C.L., Priólo, N.S., Arribare, M.C., López, L.M.I., Brullo, A. y Cqffini, N.O.*

* LIPROVE, Depto. de Cs. Biológicas, Fac. Cs. Exactas, Univ. Nac. de La Plata, C.C. 711, 1900 La Plata, Argentina e-mail: caffini@biol.unlp.edu.ar

RESUMEN

Las aplicaciones de las proteasas son múltiples: tiernización de carnes, elaboración de cerveza, producción de quesos, panificación, obtención de proteínas modificadas para su uso en alimentación humana y animal, manufactura de cueros, polvos detergentes, procesado de fibras textiles y tratamiento de afluentes industriales, además de su utilización por parte de la industria farmacéutica. De acuerdo a la información disponible, nuestro país importaría la totalidad de las proteasas que utiliza la industria. En el presente trabajo se exponen las propiedades más destacadas de las fitoproteasas aisladas hasta el momento en nuestro laboratorio y se brinda un marco de referencia acerca de la posibilidad de su explotación y uso por parte de la industria nacional.

SUMMARY

Proteases have a wide range of applications: meat tenderization, beer, cheese, and bread elaboration, production of modified food proteins, lead manufacture, detersive industry, industrial wastes treatment, pharmaceuticals, etc. In keeping with up to date information, Argentina imports the bulk of the proteases used by the industry. The present work gives a short description of the properties of the proteases isolated in our laboratory and aims to encourage the use and production of them.

INTRODUCCIÓN

Las enzimas que desempeñan el rol central en la degradación de las proteínas han sido conocidas tradicionalmente como "proteasas", término equivalente al de "enzimas proteolíticas" y también al más moderno de "péptido-hidrolasas". Por otra parte, durante la discusión de los mecanismos de acción hidrolítica surgieron los nombres alternativos de endopeptidasas (o proteinasas) para las que ejercen su acción en el interior de las cadenas polipeptídicas y de exopeptidasas (o peptidasas) para las que hacen lo propio a partir de los extremos, términos que manifiestan una obvia analogía con los que se usan para designar a las hidrolasas que actúan sobre otros biopolímeros (1).

Las proteinasas difieren de casi todas las demás enzimas en que su especificidad de sustrato resulta extremadamente difícil de definir, hecho que llevó a Hartley (2) a proponer una clasificación de las mismas basada en las características de sus respectivos mecanismos catalíticos. A partir de esa propuesta las endopeptidasas se dividen en cuatro grupos: proteinasas serínicas (EC 3.4.21), tiolproteinasas (EC 3.4.22, actualmente denominadas proteinasas cisteínicas), proteinasas ácidas (EC 3.4.23, modernamente llamadas proteinasas aspárticas) y metaloproteinasas (EC 3.4.24), a los que debe agregarse un quinto grupo (EC 3.4.99) de existencia efímera, que incluye a proteinasas de mecanismos catalíticos aún no identificados (3).

Cada una de las cuatro clases de endopeptidasas mencionadas posee un mecanismo catalítico distintivo, pero aún así pueden agruparse en dos grandes categorías: las que forman complejos covalentes entre la enzima y el sustrato (endopeptidasas serínicas y cisteínicas) y las que no forman complejos enzima-sustrato covalentes (endopeptidasas aspárticas y metaloproteinasas). A pesar de las diferencias señaladas, debe tenerse en cuenta que el proceso principal -la escisión de la unión peptídica- es idéntico en todos los casos y que las diferencias entre los mecanismos catalíticos son mas bien sutiles. Los grupos específicos que llevan a cabo las distintas etapas de la proteólisis son diferentes en las cuatro clases de endopeptidasas mencionadas, pero el resultado neto es el mismo (4).

PRINCIPALES APLICACIONES DE LAS PROTEASAS

IMPORTANCIA ECONÓMICA DE LAS PROTEASAS

En términos económicos, las enzimas proteolíticas representan casi las dos terceras partes de las enzimas que se comercializan en el mercado mundial (17,23), incluidas tanto las de origen vegetal como las de origen animal o microbiano. A fines de 1990 el comercio mundial de enzimas había superado holgadamente los 500 millones de dólares, habiéndose previsto en ese momento un crecimiento del 5% anual (23), que de haberse concretado llevaría aquella cifra al orden de los 600-700 millones de dólares para 1994, de los cuales no menos de 400 millones correspondería a las proteasas.

En lo que se refiere a nuestro país, la importación de proteasas prácticamente se duplicó entre 1992 y 1994 (tabla 1), alcanzando en este último año un valor cercano al 1 % de lo comercializado en todo el mundo (24).

La tabla no tiene en cuenta la calidad del material importado (su grado de pureza), porque este dato no estaba consignado en la fuente disponible (24), hecho que puede distorsionar el análisis. Un ejemplo de ello lo constituye la colagenasa, que en 1992 representó casi el 10% (173,4 miles de dólares) del monto total importado, pero sólo el 0,007% (5 kg) de la cantidad total, con un valor exhorbitante para una proteasa de calidad industrial (34.000 dólares el kg.), por lo se presume que en este caso se trata de una proteasa de alto valor agregado (es decir, muy purificada). El valor de las proteasas de uso industrial oscila entre 5,5 y 86,7 dólares por kg. (valor este último que corresponde a la colagenasa cuando se importan cantidades mayores).

ESTUDIOS DE FITOPROTEASAS EN ARGENTINA

En principio, toda proteasa está capacitada para degradar cualquier sustrato proteico, aunque el grado de hidrólisis alcanzado y el tipo de productos obtenidos no sean los mismos prácticamente en ningún caso. La elección de una u otra clase de proteasa dependerá entonces de su modo de acción y de la posibilidad de que el mismo se adapte a las condiciones particulares del proceso en el que se intente aplicarla (pH, temperatura, fuerza iónica, presencia de otras sustancias, características del medio).

Como ya ha sido mencionado, las enzimas proteolíticas representan casi las dos terceras partes de las enzimas que se comercializan en el mercado mundial, pero sin embargo el número de proteasas de aplicación industrial no supera la docena, incluidas tanto las de origen vegetal (papaína, ficina, bromelina) como las de origen animal (pancreatina, pepsina, quimosina) o microbiano (alcalasa, neutrasa, proteasas fúngicas). Por ello resulta sorprendente el aún reducido número de proteasas que a la fecha han sido aisladas, purificadas y caracterizadas (25).

En el caso de las plantas superiores, el número de especies investigadas en tal sentido está muy lejos de representar siquiera el uno por mil de las especies conocidas. En lo que se refiere a la Argentina, la variedad de zonas fitogeográficas existentes ha generado una importante flora autóctona, a la que debe sumarse un buen número de especies introducidas por cultivo. Sin embargo no existen antecedentes sobre el aislamiento de fitoproteasas provenientes de plantas que crecen en el país, a excepción de los estudios realizados en nuestro laboratorio sobre algunas especies de Bromeliaceae, Moraceae y Asclepiadaceae, cuyas características principales se resumen en la Tabla 2.

CONCLUSIONES

El mercado mundial de enzimas ha adquirido una creciente importancia, estimándose en alrededor de setecientos millones de dólares el monto comercializado en 1994. La mayoría de las enzimas de interés industrial son hidrolasas, representando las proteasas las dos terceras partes de las mismas.

La mayor parte de las proteasas que utiliza actualmente la industria son de origen microbiano (inicialmente enzimas extracelulares codificadas en el genoma microbiano y más recientemente enzimas de organismos superiores obtenidas por ingeniería genética), pero muchas enzimas proteolíticas de origen vegetal (papaína, ficina, bromelina) siguen siendo preferidas en muchos casos (debe tenerse en cuenta que cada enzima suma a su especificidad catalítica condiciones de actividad y estabilidad que le son características y que pueden decidir su preferencia en uno u otro proceso). Sin embargo el número de fitoproteasas estudiadas es considerablemente reducido, ya que las especies analizadas en tal sentido no alcanzan al 1% de las especies conocidas de plantas superiores.

De acuerdo a los datos disponibles, Argentina importa probablemente la totalidad de las proteasas que consume, no existiendo en el país ningún intento de producción de fitoproteasas a partir de especies silvestres o cultivadas, a pesar de que algunas de las proteasas estudiadas (25) estarían en condiciones de ser obtenidas a bajo costo en elevado estado de pureza y podrían ser ensayadas como sustitutos de algunas de las proteasas que actualmente importa la industria.

Agradecimientos

Claudia Natalucci y Néstor Caffini pertenecen a la Carrera del Investigador de la Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires (CIC), Ma. Cecilia Arribére es becaria de perfeccionamiento de CIC y Laura M.I. López es becaria post-doctoral de CONICET. El presente trabajo ha recibido apoyo de CONICET (PID-BID 1119), CIC y de la Secretaría de Ciencia y Técnica de la Universidad Nacional de La Plata.


BIBLIOGRAFÍA

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Tabla 1: Importación de proteasas durante el período 1992-1994 (Fuente: Instituto Nacional de Estadísticas y Censos)


Tabla 2: Fitoproteasas estudiadas en el Laboratorio de Investigación de Proteínas Vegetales (LIPROVE), Facultad de Ciencias Exactas de la Universidad Nacional de La Plata, Argentina.



   
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