Clonación, expresión y caracterización de una nueva esterasa derivada de metagenomas de suelos agrícolas colombianos / Cloning, expression and characterization of a novel esterase derived from colombian agricultural soils metagenomes

RESUMEN

El presente trabajo tuvo como objetivo la bioprospección de ADN metagenómico derivado de comunidades microbianas asociadas a un agroecosistema de importancia nacional. Este análisis permitió realizar la producción, expresión, purificación y caracterización de una enzima novedosa con actividad esterasa. Esta enzima, denominada LipM, había sido previamente identificada en clones metagenómicos derivados de suelos dedicados al cultivo de papa criolla (Solanum pureja), mediante secuencia de nueva generación y análisis bioinformáticos. La secuencia codificante de la enzima fue clonada en el vector pBADgiii y expresada en E. coli como sistema de expresión, lo que permitió optimizar el proceso de producción recombinante y su posterior purificación. Funcionalmente la enzima presentó una mayor afinidad por sustratos de p-nitrofenil con ácidos grasos de cadena corta (enzima exhibió buena estabilidad en presencia de varios iones metálicos, inhibidores y 0.1% (p/v) de SDS. Su alto nivel de estabilidad en presencia de iones metálicos e inhibidores, así como su particular especificidad en cuanto a sustratos, la hacen una enzima óptima para utilización en diferentes aplicaciones biotecnológicas.

ABSTRACT

The present work had as a main objective to bioprospect metagenomic DNA from microbial communities associated with an agro-ecosystem of national importance. This analysis allowed the production, expression, purification and characterization of a novel enzyme with esterase activity. This enzyme, named here as LipM, was previously identified in metagenomic clones derived from soils dedicated to creole potato (Solanum pureja) crops by means of next-generation sequencing and bioinformatics analyses. The coding sequence of the enzyme was cloned into pBADgiii vector and expressed in E. coli as an expression system, allowing to optimize its recombinant production process and its further purification. The enzyme functionally showed a greater affinity for p-nitrophenyl substrates with short-chain fatty acids (temperatures between 30 - 37°C and close to physiological pH (between 7.0 and 8.0). This enzyme also exhibited proper stability in the presence of various metal ions, inhibitors and at 0.1% (w/v) of SDS. Its high level of stability in the presence of inhibitors, metal ions and its particular specificity of substrates make it optimal for use in various biotechnology applications.