Revisión

Revista Latinoamericana de Biotecnología Ambiental y Algal

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Understanding nitrile-degrading enzymes: classification, biocatalytic nature and current applications

  • Jorge Ricaño RodríguezAffiliated withLaboratorio de Fitopatología, Departamento de Ciencias del Mar y Biología Aplicada, Instituto Multidisciplinar para Estudios del Medio (IMEM) Ramón Margalef, Universidad de Alicante Email author 

Resumen

Las enzimas degradadoras de compuestos nitrilo conocidas comúnmente como enzimas nitrilasas, son capaces de metabolizar compuestos nitrilo-sustituyentes, y tienen diversas aplicaciones industriales como por ejemplo: en la síntesis de fármacos. Asimismo, es común observar su explotación para la obtención de compuestos químicos de interés comercial relacionados con la elaboración de cosméticos, pinturas y aditivos. Además, éstas suelen emplearse también de manera frecuente en la síntesis de metabolitos activos de plaguicidas. Debido a la naturaleza catalítica de dichas proteínas, actualmente es posible explotar su potencial biotecnológico para ser aplicado en diversos campos, incluyendo la biocatálisis sintética y remediación ambiental, ya que han sido utilizadas con éxito para la descontaminación de suelos impactados con cianuro, bromoxinil y benzonitrilo. Por otra parte, dichas enzimas son importantes intermediarias de rutas metabólicas de compuestos indólicos producidos por bacterias, plantas y hongos superiores, actuando en la mayoría de los casos como hormonas de crecimiento vegetal. Debido al hecho de que las moléculas derivadas de compuestos indólicos juegan un papel importante en las respuestas fisiológicas de organismos superiores, las enzimas nitrilasas podrían ser consideradas parte importante de rutas metabólicas multienzimáticas desconocidas en la síntesis de metabolitos secundarios. La presente revisión crítica tiene la finalidad de describir a detalle las principales características de las enzimas nitrilasas haciendo énfasis en aquellas de origen fúngico, incluyendo su clasificación, función y selectividad catalítica. Igualmente, se discute su relación con el metabolismo de las plantas y la importancia biotecnológica que tienen en procesos de biorremediación.

Palabras clave:

enzimas nitrilasas compuestos indólicos ácido indol-3-acético cianuro remediación ambiental

Abstract

Nitrile-degrading enzymes commonly known as nitrilase enzymes are able to metabolize nitrile-substituent compounds and they have several industrial applications, for example: in drugs synthesis. It is also common to observe their exploitation for obtaining chemical compounds with commercial interests related to cosmetics production, paints and additives. In addition, these are frequently used in the active metabolites synthesis of pesticides. Due to the catalytic nature of such proteins, it is possible to take advantage of their biotechnological potential to be applied in various scientific fields including synthetic biocatalysis and environmental remediation, since they have been successfully used for soils nitrile-wastes decontamination such as cyanide, bromoxynil and benzonitrile. On the other hand, these enzymes are considered very important intermediaries of metabolic pathways related to indolic compounds that are produced by bacteria, plants and superior fungi, acting in most cases as vegetal growth hormones. Given the fact that indole-derivative molecules play an important role in physiological responses in superior organisms, nitrilase enzymes may be considered as important part of unknown multi-enzymatic secondary metabolites pathways. In light of the above considerations, this review attempts to summarize the current status of nitrilase research and describing in detail the main characteristics of nitrile-converting enzymes with emphasis on fungal proteins, including their function and catalytic selectivity. Likewise, their relationship with plant metabolism and biotechnological importance in bioremediation processes is discussed.

Keywords:

nitrile-degrading enzymes indolic compounds indole-3-acetic acid cyanide environmental remediation