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Grupo de Biocatálisis Aplicada del CSIC

Pionero en su campo de trabajo, el Grupo de Biocatálisis Aplicada del CSIC acumula el conocimiento de cuatro décadas de investigación. Integrado en el Instituto de Catálisis y Petroleoquímica (ICP) del CSIC, estudia la aplicación de enzimas en distintos campos, entre los que destacan la alimentación funcional, nutracéuticos, biomedicina, industria papelera, cosmética y farmacia.

Sector/es: Biotecnología y microbiología.

Datos contacto de Grupo de Biocatálisis Aplicada del CSIC

DirecciónSin municipio (Sin provincia) - España
Sitio web www.icp.csic.es/abg

Descripción de Grupo de Biocatálisis Aplicada del CSIC

El poder de las enzimas

Tras años investigando en torno a catalizadores inorgánicos, el director del Instituto de Catálisis del CSIC pensó que podía ser un buen complemento abordar la denominada biocatálisis, esto es, trabajar con catalizadores extraídos de la materia viva, con proteínas con actividad catalítica: enzimas. Con este objetivo, arrancaba hace 40 años la actividad de su Grupo de Biocatálisis que, para poder trabajar con enzimas, tuvo que idear primero cómo inmovilizarlas. Para ello, asegura el Dr. Antonio Ballesteros, su responsable y fundador, “fue preciso unir dichas proteínas a diferentes soportes sólidos insolubles que permitieran conseguir su reutilización y aumentar su estabilidad. Entre las estrategias de inmovilización en las que trabajamos destacan la adsorción o unión covalente a soportes orgánicos e inorgánicos, el atrapamiento en geles de alginato o de alcohol polivinílico, etc., logrando en algunos casos aumentar de forma significativa la estabilidad operacional del biocatalizador”.
Llegados a este punto, el grupo inició una nueva etapa marcada por unos objetivos que les han llevado hasta hoy: conseguir a través de las enzimas nuevos y mejores fármacos y alimentos y, al tiempo, procesos de fabricación más verdes, aplicando las enzimas como catalizadores en procesos de interés industrial.

Biotransformaciones
Sobre la base de estos retos, el trabajo del grupo se desgrana actualmente en dos grandes líneas dentro de la biocatálisis: las biotransformaciones y el diseño de enzimas mediante evolución dirigida.
En el campo de las biotransformaciones, su equipo investiga por una parte la obtención de prebióticos mediante el empleo de enzimas glicosídicas. Los prebióticos, explica el Dr. Plou, responsable de esta línea de investigación, “son azúcares que escapan a la digestión y absorción en el primer tramo del tubo digestivo, alcanzando el colon donde son fermentados selectivamente por bacterias beneficiosas, como las Bifidobacterias y los Lactobacilos. Ello permite un control del estreñimiento, la reducción de los episodios de diarreas, mejora de los síntomas de intolerancia a la lactosa, aumento de la absorción de calcio, reducción del colesterol, etc. El trabajo de nuestro grupo en este ámbito se centra en la transformación de azúcares sencillos (sacarosa, lactosa) en compuestos con actividad prebiótica, empleando para ello enzimas inmovilizadas”.
Por otra parte, el Grupo de Biocatálisis Aplicada estudia también la modificación de antioxidantes naturales mediante reacciones enzimáticas. La finalidad –afirma el Dr. Plou- “es obtener productos antioxidantes más estables, con mayor biodisponibilidad y/o con diferentes propiedades físicas. Los antioxidantes previenen el daño oxidativo sobre estructuras biológicas sensibles, como el ADN o las membranas celulares y, por consiguiente, pueden disminuir la incidencia de cáncer, enfermedades de corazón, esclerosis múltiple y enfermedades autoinmunes, teniendo un papel fundamental en el envejecimiento. Entre los antioxidantes que estudiamos destacan el resveratrol (uva), hidroxitirosol (oliva) y las vitaminas C y E. Algunos antioxidantes, una vez ingeridos, tienen una vida media muy baja en nuestro organismo (no llega a una hora en algunos casos, ya que son rápidamente metabolizados); sin embargo, la modificación de su estructura mediante pequeños cambios químicos permite mejorar en muchas ocasiones su biodisponibilidad”.

Diseño de enzimas mediante evolución dirigida
La Evolución Molecular Dirigida es una novedosa herramienta que está revolucionando la biotecnología, empleada para diseñar funciones enzimáticas nunca antes requeridas en ambientes naturales. “Básicamente, recrea en el laboratorio los procesos claves de la evolución natural (mutación, recombinación y selección) y lo hace de tal manera que es posible diseñar enzimas de gran interés científico y tecnológico. El reto es comprimir la escala de tiempo de la evolución de millones de años a tan sólo meses o incluso semanas. Para ser exactos, los científicos imitan a la naturaleza mediante mutaciones inducidas y/o recombinaciones en el material genético que codifica para determinadas proteínas. A continuación se escogen los mejores clones de la generación creada, se vuelven a meter en el tubo de ensayo y se hace un nuevo ciclo de evolución repitiendo este proceso hasta que se consiga el biocatalizador con las cualidades deseadas”. Lo explica el Dr. Alcalde, responsable de esta línea de investigación. Su grupo lleva años trabajando en el diseño de enzimas mediante evolución dirigida financiados por programas nacionales y europeos. Los ejemplos más ilustrativos de sus avances son la evolución dirigida de enzimas para la degradación de contaminantes ambientales presentes en el chapapote (caso Prestige); la evolución dirigida de enzimas para su aplicación en la industria papelera (orientada a procesos de bioblanqueo de la pasta de papel, en sustitución de procesos clorados poco respetuosos con el medio ambiente); y la evolución dirigida de enzimas oxidoreductasas para su aplicación en bionanodispositivos”. Actualmente –añade el Dr. Alcalde- “estamos trabajando para hacer enzimas resistentes al flujo sanguíneo en humanos, a fin de que puedan emplearse para cuantificar diferentes metabolitos de la sangre (ej. glucosa) tras ser incorporadas en bionanodispositivos. Este proyecto está financiado por el séptimo programa marco (proyecto 3D-Nanobiodevices) y en él participan 9 grupos de diferentes países, incluyendo empresas y centros de investigación o universidades.
El Grupo de Biocatálisis Aplicada desarrolla además una intensa labor de formación. Los miembros del Grupo coordinan la asignatura “Biocatalizadores en la industria” del Master en Biotecnología de la Universidad Autónoma de Madrid. También participan como Profesores de varios cursos sobre “Cromatografía líquida de alta resolución (HPLC)” y sobre “Métodos de medida de la actividad enzimática”.

Investigación con nombre propio

El Grupo de Biocatálisis Aplicada del CSIC está formado actualmente por los siguientes investigadores:
- El Dr. Antonio Ballesteros Olmo, Profesor de Investigación, fundador del Departamento de Biocatálisis del ICP. Ha trabajado en 10 centros de investigación de EE.UU., Inglaterra, Alemania y Japón. Desde 1981 es delegado español en la Sección de Biocatálisis Aplicada de la Federación Europea de Biotecnología. Desde 1996 es editor ejecutivo de la revista Biocatalysis & Biotransformation. Ha sido Presidente del Comité Organizador de los Simposios Internacionales “Stability & Stabilization of Biocatalysts” (1998) y “Environmental Biocatalysis” (2006).
- El Dr. Francisco J. Plou es Investigador Científico del CSIC y Profesor Honorario de la UAM. Ha trabajado en la Universidad de Londres. Es especialista en biotransformaciones catalizadas por enzimas. Participa en una red iberoamericana CYTED sobre extracción y transformación enzimática de ingredientes funcionales a partir de plantas y agro-residuos. Es Vocal de la Junta de la Sociedad Española de Catálisis.
- El Dr. Miguel Alcalde es Científico Titular del CSIC. Realizó una estancia de 2 años en el California Institute of Technology (CALTECH), además de una estancia corta en la Universidad de Massachussets. Experto en ingeniería de enzimas mediante evolución dirigida e investigador principal en varios proyectos nacionales y europeos sobre la temática, también participa activamente en la red europea acción COST sobre cascadas enzimáticas de oxidoreductasas.
Asimismo, el Grupo de Biocatálisis Aplicada cuenta con varias investigadoras: Pamela Torres (Contratada CAM), Diana Maté (Becaria JAE-CSIC); Bárbara Rodríguez Colinas (Becaria FPI) y Eva García (Becaria adscrita a Proyecto Europeo).

Publicaciones prensa Grupo de Biocatálisis Aplicada del CSIC

LA RAZÓN : Un diario español de información general, consolidado y riguroso. Fundado en 1998 por Luis María Anson y propiedad de Grupo Planeta.

Especial Bioecnología

30 de septiembre de 2010
Especial Bioecnología


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