Las queratinasas son enzimas proteolíticas que digieren la queratina . [1]
Inicialmente fueron clasificadas como 'proteinasas de mecanismo desconocido' por el Comité de Nomencultura de la Unión Internacional de Bioquímica en 1978 con el número CE 3.4.99 en 1983 (Owen et al., 1983). En la década de 1990, fueron definidas como serina proteasas debido a la alta homología de secuencia con la proteasa alcalina y su inhibición por inhibidores de serina proteasas (Wang et al., 1995; Taha et al., 1998 y Bressollier et al., 1999).
La queratina es resistente a las proteasas debido a su compactación, rigidez, reticulación e hidrofobicidad. [2] [3] [4] Las interacciones hidrofóbicas y electrostáticas unen la queratinasa a las superficies de queratina, lo que permite la proteólisis. [5] El mecanismo catalítico primario consiste en la actividad de la serina proteasa combinada con una alta especificidad para sustratos compactos y sitios activos expuestos. A menudo se requiere la escisión adicional de enlaces disulfuro por otros medios para una degradación completa. [6]
Las queratinasas se producen únicamente en presencia de un sustrato que contenga queratina. Se ha informado de la producción de queratinasas en varios microorganismos, incluidos hongos y bacterias, y se produce a un pH casi alcalino y a temperaturas termófilas. Estas enzimas tienen una amplia especificidad de sustrato y degradan proteínas fibrosas como la fibrina, la elastina y el colágeno, y proteínas no fibrosas como la caseína, la albúmina sérica bovina y la gelatina. (Noval et al., 1959; Mukhapadhayay et al., 1989; Dozie et al., 1994; Lin et al., 1995; Letourneau et al., 1998; y Bressollier et al., 1999).
Al principio, Molyneux et al. (1959) intentaron aislar algunas bacterias capaces de degradar la queratina. [7] Aisló organismos del contenido de quistes dermoides inducidos experimentalmente de la región lateral media de ovejas. El examen de la muestra de lana mostró lana degradada con numerosas células corticales y citoplasmáticas. Encontró una alteración de la fibra de lana tanto in vivo como in vitro . Demostró que los organismos pertenecen al género Bacillus y que el organismo era capaz de atacar la proteína de lana nativa. El mismo año, Noval et al. (1959) publicaron otro artículo sobre la descomposición enzimática de la queratina nativa por Streptomyces fradiae . Demostraron que la enzima extracelular secretada por estas bacterias era capaz de degradar el cabello humano en su estado nativo .
Yu et al. (1968), Asahi et al. (1985) y Willams et al. (1989) informaron sobre la proteína queratinolítica de los hongos queratinófilos. Mukhopadhay et al. (1989) informaron sobre la producción de queratinasa por parte de Streptomyces sp. Aisló una enzima homogénea extracelular inducible, que muestra un aumento de 7,5 veces en su actividad después de la cromatografía en columna de celulosa DEAE . La actividad enzimática fue inhibida por glutatión reducido , PMSF y 2-¬Mercaptaetanol.
Williams et al. (1990) continuaron su trabajo sobre cultivos enriquecidos de degradación de plumas y caracterizaron el organismo a nivel de especie por primera vez. [8] Los microorganismos fueron identificados como Bacillus licheniformis , [9] purificaron y caracterizaron la queratinasa de la cepa de Bacillus licheniformis de degradación de plumas aislada por Williams et al. (1990) con la ayuda de ultrafiltración de membrana y cromatografía en gel C-75 . Purificó la enzima con una actividad 70 veces mayor. El análisis SDS-PAGE reveló que la queratinasa purificada tenía un peso molecular de 33 kDa. Dozie et al. (1994) informaron sobre una proteinasa queratinolítica termoestable y alcalinamente activa de Chrysosporium keratinophylum que fue capaz de solubilizar la queratina en un medio de sal mineral-lactosa con DMSO. El pH óptimo para la actividad enzimática fue de 9 y la temperatura óptima fue de 90 °C. Wang et al. (1999) ampliaron las condiciones de fermentación de la queratinasa a una escala piloto y optimizaron las condiciones de fermentación hasta un nivel de aumento de diez veces en la producción de enzimas. [10]
