Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Complejos multienzimáticos para el mejoramiento de la degradación de lignocelulosa y la producción de biocombustibles |
| Título alternativo: | Multienzymatic complexes for the improvement of lignocellulose degradation and the production of biofuels |
| Autor: | Iglesias Rando, Matías Rubén |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Publicación en la Web: | 2025-02-25 |
| Fecha de defensa: | 2023-12-19 |
| Fecha en portada: | 2023 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Química Biológica |
| Departamento Docente: | Departamento de Química Biológica |
| Director: | Craig, Patricio Oliver |
| Consejero: | Santos, Javier |
| Jurado: | Campos, Eleonora; Dellarole, Mariano; Alleva, Karina Edith |
| Idioma: | Español |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7462_IglesiasRando |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7462_IglesiasRando.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7462_IglesiasRando |
| Ubicación: | QUI 007462 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Iglesias Rando, Matías Rubén. (2023). Complejos multienzimáticos para el mejoramiento de la degradación de lignocelulosa y la producción de biocombustibles. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7462_IglesiasRando |
Resumen:
El desarrollo de nanomáquinas ensambladas por unión de proteínas a plataformas estructurales poliméricas es una tecnología emergente para muchas aplicaciones nanobiotecnológicas. Estos dispositivos están inspirados en estructuras supramoleculares comúnmente observadas en la naturaleza. Un ejemplo paradigmático es el celulosoma producido por algunos microorganismos anaerobios. Estos complejos multienzimáticos, formados por la unión de diferentes enzimas celulolíticas a una proteína que sirve de plataforma estructural repetitiva de gran tamaño, aumentan la eficiencia de la degradación de la celulosa a través de la sinergia atribuida a la proximidad de enzimas y los fenómenos de direccionamiento. Los celulosomas representan la maquinaria más eficiente para la degradación de la lignocelulosa. Sin embargo, la producción biológica de celulosomas naturales a escala industrial tiene serias limitaciones, debido en parte al bajo rendimiento de producción recombinante de la proteína que sirve de plataforma estructural. En el trabajo de la presente tesis, mostraré el desarrollo de un sistema para la producción de complejos multiespecíficos, basado en la interacción no covalente de alta afinidad de módulos de cohesina y dockerina fusionados a una plataforma estructural decamérica y las proteínas a acoplar, respectivamente. Describimos la producción y caracterización de partículas multienzimáticas homoméricas y heteroméricas con actividades endoglucanasa, exoglucanasa y β-glucosidasa, así como dominios de unión a celulosa y proteínas fluorescentes. Los complejos multienzimáticos obtenidos mostraron una mayor actividad celulolítica en comparación con mezclas equivalentes de enzima libre, consecuencia de una mayor fuerza de interacción con la celulosa y fenómenos de sinergia entre las enzimas que colocalizan. Para comprender mejor la ganancia funcional observada para estos complejos, desarrollamos también un modelo de reacción-difusión utilizando el programa ReaDDy. Las simulaciones realizadas proporcionaron información útil para la interpretación de los resultados experimentales y el diseño de posibles mejoras de los celulosomas. Esperamos que esta tecnología sea útil para mejorar la eficiencia de degradación de la celulosa y reducir el costo de producción de bioetanol, favoreciendo la sustitución de combustibles fósiles.
Abstract:
The development of nanomachines assembled by protein binding to polymeric scaffolds is an emerging technology for many nanobiotechnological applications. These devices are inspired by supramolecular structures commonly observed in nature. A paradigmatic example is the cellulosome produced by some anaerobic microorganisms. These multienzymatic complexes, formed by the attachment of different cellulolytic enzymes to a giant repetitive scaffolding protein, increase the efficiency of cellulose degradation through synergy attributed to enzyme proximity and targeting phenomena. Cellulosomes represent the most efficient machinery for lignocellulose degradation. However, the biological production of natural cellulosomes on an industrial scale has serious limitations, due partially to the poor recombinant production yield of the scaffold. In this thesis, I will show the development of a system for the production of multifunctional complexes, based on the high affinity non-covalent interaction of cohesin and dockerin modules complementary fused to a decameric scaffold and the target proteins, respectively. We describe the production and characterization of homomeric and heteromeric multienzymatic particles with endoglucanase, exoglucanase and beta glucosidase activities, as well as cellulose binding domains and fluorescent proteins. The multienzymatic complexes obtained showed an increased cellulolytic activity compared to equivalent mixtures of free enzymes, a consequence of a greater strength of interaction with cellulose and synergy phenomena between the enzymes that colocalize. To further understand the functional gain observed for these complexes, we developed a reaction diffusion model using the program ReaDDy. The simulations performed provided useful information for interpreting the experimental results and the design of possible improvements to the cellulosomes. We expect that this technology will be useful to improve cellulose degradation efficiency and reduce the cost of bioethanol production, favoring fossil fuels substitution.
Citación:
---------- APA ----------
Iglesias Rando, Matías Rubén. (2023). Complejos multienzimáticos para el mejoramiento de la degradación de lignocelulosa y la producción de biocombustibles. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7462_IglesiasRando
---------- CHICAGO ----------
Iglesias Rando, Matías Rubén. "Complejos multienzimáticos para el mejoramiento de la degradación de lignocelulosa y la producción de biocombustibles". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2023.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7462_IglesiasRando
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