En enzimología , una O-aciltransferasa de alcohol graso de cadena larga ( EC 2.3.1.75) es una enzima que cataliza la reacción química
Así, los dos sustratos de esta enzima son el acil-CoA y el alcohol de cadena larga , mientras que sus dos productos son el CoA y el éster de cadena larga.
Esta enzima pertenece a la familia de las transferasas , específicamente aquellas aciltransferasas que transfieren grupos distintos de los grupos aminoacilo. El nombre sistemático de esta clase de enzimas es acil-CoA:alcohol de cadena larga O-aciltransferasa . Otros nombres de uso común incluyen sintasa de cera y sintasa de éster de cera . En general, las síntesis de cera aceptan naturalmente grupos acilo con longitudes de cadena de carbono de C16 o C18 y alcoholes lineales con longitudes de cadena de carbono que van desde C12 a C20. [1]
Hay tres familias no relacionadas de síntesis de cera que se encuentran en muchos organismos, incluidas bacterias, plantas superiores y animales [2] en dos formas distintas conocidas: ya sea simplemente como una enzima sintasa de cera, que se encuentra predominantemente en eucariotas , o como una enzima con doble función de sintasa de cera y acil CoA: diacilglicerol aciltransferasa, que a menudo es la enzima final en la vía biosintética responsable de la producción de ésteres de cera a partir de alcoholes grasos y acil-CoA grasos y se encuentra predominantemente en procariotas . [3]
Existen informes frecuentes de biosíntesis de ésteres de cera en bacterias del género Acinetobacter . En particular, se ha demostrado que la cepa Acinetobacter calcoaceticus ADP1 sintetiza ésteres de cera a través de una sintasa de ésteres de cera bifuncional/acil-CoA: diacilglicerol aciltransferasa (WS/DGAT) y que este complejo puede expresarse funcionalmente en diferentes huéspedes bacterianos, lo que sugiere el potencial para la producción microbiana de ésteres de cera baratos similares a la de jojoba. [4] Además, este fue el primer caso de WS/DGAT bacteriana descubierta. [3] Finalmente, Acinetobacter ha sido considerada como una fuente alternativa para la producción de ésteres de cera similares a la de jojoba, pero está limitada por el hecho de que su contenido de ésteres de cera nunca excede el 14% del peso seco de la célula. [5]
Los científicos han identificado al menos 14 genes en el genoma RHA1 de Rhodococcus jostii que codifican enzimas supuestas sintasa de éster de cera/acil-CoA:diacilglicerol aciltransferasa (WS/DGAT) con longitudes que van desde 430 a 497 residuos de aminoácidos, excepto el producto atf121, que estaba compuesto de 301 residuos de aminoácidos. [6] [7]
Otras bacterias que han demostrado producir ésteres de cera a través de homólogos del gen WS/DGAT incluyen Psychrobacter arcticus 273-4 y P. Cryohalolentis K5 , con solo una copia única del gen WS/DGAT, M. aquaeolei VT8 , con 4 homólogos para WS/DGAT y A. Baylyi , con una mezcla de ésteres de cera a pesar de que solo tiene un gen codificador de WS/DGAT. [4] También se ha demostrado que "M. tuberculosis" contiene 15 genes atf que codifican WS/DGAT. [8] Varias de estas enzimas bacterianas WS/DGAT tienen un amplio rango de sustratos a pesar de producir naturalmente un pequeño rango de ésteres de cera. [9] [10] [11]
Los científicos también han identificado, caracterizado y demostrado que el gen WSD1 en Arabidopsis thaliana codifica una enzima sintasa de éster de cera/aciltransferasa de diacilglicerol bifuncional que está incrustada en la membrana del RE, en la que la porción de sintasa de cera es fundamental para la síntesis de ésteres de cera utilizando alcoholes primarios de cadena larga y muy larga con ácidos grasos C. [12]
Aunque la primera sintasa de cera en plantas se identificó en la planta de jojoba , la sintasa de cera de jojoba no pudo expresarse funcionalmente en microorganismos como E. coli y S. cerevisiae . [13]
Se ha demostrado que los productos enzimáticos de las secuencias de los genes AdWS4, TaWS4, GgWS1, GgWS2, GgWS4 y GgDGAT1 catalizan la síntesis de ésteres de cera en varias especies de aves. [14]
Los científicos han descubierto ADNc que codifica la sintasa de cera en la glándula prepucial de ratones. [15] Además, se ha demostrado que el gen de la sintasa de cera se encuentra en el cromosoma X, cuya expresión conduce a la formación de monoésteres de cera a partir de alcoholes y ácidos grasos de cadena lineal, saturados, insaturados y poliinsaturados, y que la formación de ésteres de cera en mamíferos implica una vía biosintética de dos pasos que involucra a las enzimas acil-CoA reductasa grasa y sintasa de cera. [15]
Se ha demostrado que las enzimas producidas por los genes ligados al cromosoma X AWAT1 y AWAT2 esterifican alcoholes de cadena larga para producir ésteres de cera y se expresan de manera más predominante en la piel. [16] Ambas enzimas tienen especificidades de sustrato diferentes: AWAT1 prefiere el alcohol decílico (C10) y AWAT2 prefiere los alcoholes C16 y C18 mientras usa oleoil-CoA como donante de acilo. Sin embargo, cuando se usa alcohol acetílico como aceptor de acilo, AWAT1 prefiere los grupos acilo saturados, mientras que AWAT2 muestra actividad con los cuatro acil-CoA y funciona dos veces mejor con acil-CoA insaturados que con saturados. [16] Junto con la sintasa de ésteres de cera murina, AWAT1 y AWAT2 son probablemente los contribuyentes más significativos en la producción de ésteres de cera en mamíferos. [16]
Aunque se ha estudiado la función de la molécula, aún no se ha identificado su estructura.
Existe una gran demanda de producción a gran escala de ésteres de cera similares a la jojoba a bajo precio, ya que tienen múltiples usos comerciales. [4] Los científicos han encontrado una forma de lograr una biosíntesis y acumulación sustancial de lípidos neutros en " E. coli ", lo que permite las posibilidades de producción biotecnológica económica de equivalentes de aceite de jojoba a bajo precio , cuyo uso anteriormente estaba limitado por su alto precio, lo que resultó en su restricción a aplicaciones médicas y cosméticas. [17]
Además, el conocimiento reunido hasta ahora sobre la especificidad del sustrato de diferentes formas de sintasa de cera permite a los científicos explorar el uso de células de levadura, en particular Saccharomyces cerevisiae , en la producción de combustibles biodiésel. " S. cerevisiae " es un microorganismo industrial bien documentado y es fácil de cultivar, manipular genéticamente, de rápido crecimiento y metabolismo de ácidos grasos, lo que lo convierte en un candidato ideal para la expresión de ésteres de cera. [1] S. cerevisiae es además adecuado para esta tarea, ya que produce los reactivos necesarios para las síntesis de cera para crear ésteres de cera. [1] Los científicos han investigado la posibilidad de expresar diferentes genes de sintasa de cera, incluidos los de A. baylyi ADP1, M. hydrocarbonoclasticus DSM 8798 , R. opacus PD630 , M. musculus C57BL/6 y P. arcticus 273-4 , en S. cerevisiae , y encontraron que el de Marinobacter hydrocarbonoclasticus DSM 8798 era el más eficaz ya que mostraba la mayor preferencia relativa por el etanol, lo que permitía la producción de combustibles biodiésel, aprovechando en parte la naturaleza promiscua de la enzima. [1]
