Evaluación de la actividad enzimática en sistemas inmovilizados de la Aldosa Reductasa

Abstract

Xylitol is a five-carbon polyalcohol derived from D-xylose with properties as non-caloric and non-cariogenic sweetener, additionally it prevents osteoporosis, cardiac arrhythmia and infections of the respiratory tract. Therefore, there has been an increased interest in its production, which has been insufficient due to the great costs it implies because of high pressures and temperatures required for big scale production by catalytic hydrogenation of xylose. In this project production of xylitol by enzymatic reactions, which require room pressure and moderate temperature is proposed. To this end, Aldose reductase enzyme AKR1B1 (extracted from rabbit lenses), was immobilized within modified dextran particles and polyacrylamide particles. A handicap of this process is that the enzymatic extract from rabbit lenses, enriched by saline precipitation, additionally to the enzyme Aldose reductase, contains Sorbitol dehydrogenase (SDH), which is part of the polyol pathway and oxidizes xylitol molecules to xylulose ones. Consequently inhibiting the enzyme Sorbitol dehydrogenase was established as strategy to avoid loss of xylitol and at the same time activating the enzyme Aldose reductase. This strategy consisted of introduction of the enzyme Glucose-6-phosphate dehydrogenase, for the reaction-regeneration system NADP- + H+; meanwhile continuous addition of one of the most expensive reactants is avoided.

El xilitol es un polialcohol de cinco carbonos derivado de la D-xilosa con propiedades como edulcorante no calórico y no cariogénico, que además previene la osteoporosis, arritmias cardiacas e infecciones respiratorias. Gracias a estas características, hay gran demanda de este producto en las industrias alimentaria y farmacéutica; lo que ha incrementado el interés en su producción, tanto en aumentarla como en reducir los altos costos corrientes, ya que actualmente la producción a gran escala se realiza por hidrogenación catalítica de la xilosa a presiones y temperaturas altas. En este proyecto se propone la producción mediante reacciones enzimáticas, que requieren menor severidad de proceso, presión ambiente y temperatura moderada. Para ello se inmovilizó a la enzima aldosa reductasa AKR1B1 (extraída de cristalino de conejo), en partículas de dextrano modificadas. Una desventaja del proceso es que el extracto enzimático obtenido de cristalinos de conejo, enriquecido por medio de precipitación salina, además de contener a la enzima Aldosa reductasa también contiene Sorbitol deshidrogenasa (SDH) la cual participa en la vía de los polioles y oxida las moléculas de xilitol a moléculas de xilulosa. En consecuencia, se estableció la estrategia de inhibir a la enzima SDH y así evitar la pérdida de xilitol, al mismo tiempo que se activa a la Aldosa reductasa. Esta estrategia consistió de adicionar la enzima Glucosa-6-fosfato deshidrogenasa en el sistema reacción-regeneración NADP- + H+; y simultáneamente se evita adicionar continuamente uno de los reactivos más costosos.