Diseño de la variante mutante Q119Y-L117F de la enzima PETasa de Ideonella sakaiensis
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Date
2026-01
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ciencia e Ingeniería en Alimentos y Biotecnología. Carrera de Biotecnología
Abstract
The massive accumulation of plastic waste poses a critical challenge to environmental sustainability. In 2022, global plastic production reached 400.3 million tons, with polyethylene terephthalate (PET) accounting for 6.2 percent of the total; however, only a limited fraction (35.5 million tons) was recycled, highlighting the need for efficient biocatalytic alternatives. PETase from Ideonella sakaiensis has emerged as a biotechnological alternative. Various studies have shown that modifications to key residues can improve its thermal stability and catalytic efficiency. In this study, the mutant variant IsPETaseQ119Y-L117F was constructed, whose plasmid was obtained through a specialized external organism. Subsequently, the recombinant enzyme was expressed and purified by affinity chromatography, ensuring its purity for functional analysis. Enzymatic activity was analyzed using commercially available PET pellets (post-consumer beverage bottles), with a reduction in mass recorded after incubation at 50 degrees Celsius for 9 days. The results obtained show that rational engineering of PETase can significantly improve its catalytic behavior and provides a scientific basis for continuing the design of more stable and efficient biocatalysts. This study thus contributes to the development of sustainable solutions aimed at the biodegradation of PET and the mitigation of the environmental impact associated with this polymer.
Description
La acumulación masiva de residuos plásticos constituye un desafío crítico para la sostenibilidad ambiental. En 2022, la producción mundial de plásticos alcanzó 400.3 millones de toneladas, con el polietilino tereftalto (PET) representando el 6.2 por ciento del total; sin embargo, solo se recicló una fracción limitada (35.5 millones de toneladas), evidenciando la necesidad de alternativas biocatalíticas eficientes. Las PETasa de Ideonella sakaiensis se ha posicionado como una alternativa biotecnológica. Diversas investigaciones han demostrado que modificaciones en residuos clave pueden mejorar su estabilidad térmica y eficiencia catalítica. En este estudio se construyó la variante mutante IsPETasa Q119Y-L117F, cuyo plásmido fue obtenido a través de un organismo externo especializado. Posteriormente, la enzima recombinante fue expresada y purificada mediante cromatografía de afinidad, asegurando su pureza para el análisis funcional. La actividad enzimática se analizó utilizando gránulos de PET de origen comercial (botellas de bebida post consumo), registrándose una reducción de masa después de incubación a 50 grados centígrados durante 9 días. Los resultados obtenidos evidencian que la ingeniería racional de PETasa puede aportar mejoras significativas en su comportamiento catalítico y ofrece una base científica para continuar el diseño de biocatalizadores más estables y eficientes. Este estudio contribuye así el desarrollo de soluciones sostenibles orientadas a la biodegradación del PET y a la mitigación del impacto ambiental asociado a este polímero.
Keywords
BIOTECNOLOGÍA AMBIENTAL, BIODEGRADACIÓN, ACTIVIDAD ENZIMÁTICA, POLIETILENO TEREFTALATO (PET), PETASA, MUTAGÉNESIS DIRIGIDA, IDEONELLA SAKAIENSIS