BIOTECNOLOGÍA EN

FACULTAD DE QUÍMICA

Recopilación: Dra. Sonia Rodríguez

ii

Índice temático

Introducción .............................................................................................................................................................1

Biotecnología y Salud Humana ..........................................................................................................................2

Desarrollo de vacunas .........................................................................................................................................................2

Desarrollo de nuevos adyuvantes de vacunación basados en saponinas de Quillaja saponaria y Q. brasiliensis: Bioprospección, química supramolecular y nanomedicina...........................................2

Lectinas inmovilizadas y sus aplicaciones biotecnológicas (también BSA)...........................................3

Evaluación inmunológica de leche materna. .......................................................................................................3

Fármacos biotecnológicos .................................................................................................................................................4

Producción y selección de nanobodies(anticuerpos recombinantes monodominio derivados de camélidos). ..........................................................................................................................................................................4

Química Bioanalítica .......................................................................................................................................................4

Diagnóstico................................................................................................................................................................................5

Area de Biotecnología del Polo Tecnológico de Pando (PTP-FQ)...............................................................5

Diagnóstico molecular en patologías humanas. Proteínas recombinantes para diagnóstico........6

Otras subáreas de salud humana....................................................................................................................................6

Biosíntesis de nanopartículas de plata por microorganismos.....................................................................6

Búsqueda y evaluación de la capacidad inhibitoria de proteasas, responsables del envejecimiento epitelial (Tripsina, Colagenasa y Elastasa) en extractos de vegetales

autóctonos...........................................................................................................................................................................7

Diseño de glicosidasas inmovilizadas sobre nanopartículas magnéticas: aplicación al estudio

de mecanismos mediados por carbohidratos en diversos procesos biológicos ..................................7

Biotecnología y Salud Animal.............................................................................................................................8

Convenio Biotecnológico para el desarrollo de peptonas especiales para la cadena de producción industrial de vacunas de uso veterinario (diseño a pedido) de uso industrial ...........8

Inmunoensayos diagnósticos. ....................................................................................................................................8

Monitoreo de la inmunidad innata en peces de cultivo. .................................................................................8

Biotecnología Agraria ...........................................................................................................................................9

Control post-cosecha ...........................................................................................................................................................9

Desarrollo de agentes para el control de procesos oxidativos en alimentos .......................................9

Desarrollo de agentes de control biológico de patógenos durante el almacenamiento post

cosecha de frutas..............................................................................................................................................................9

iii

Detección o control de fitopatógenos........................................................................................................................10

Desarrollo de métodos moleculares para detección de hongos patógenos y tipificación de variedades vegetales ...................................................................................................................................................10

Desarrollo de métodos alternativos para preservación de madera estacionada .............................10

Detección y monitoreo de bacterias fitopatógenas de interés agrario .................................................11

Medioambiente....................................................................................................................................................................11

Determinación de toxinas de cianobacterias - Microcistinas....................................................................11

Inmunoensayos ambientales y detección de pequeños analitos .............................................................12

Laboratorio de Ecología Microbiana Medioambiental. ................................................................................13

Biobeds: herramientas de biorremediación .....................................................................................................13

Otras sub-áreas de biotecnología agraria................................................................................................................14

Bioprospección de flora nativa productora de metabolitos con actividad antimicrobiana.........14

Biotecnología aplicada en la cadena agro-productiva. .................................................................................15

Convenio Biotecnológico de Innovación (ANII 2015) para el desarrollo de proteolizados de polen, calidad alimentaria para uso veterinario. ............................................................................................15

Biotecnología Industrial ...................................................................................................................................16

Producción de Biocombustibles ..................................................................................................................................16

Caracterización y optimización del contenido lipídico de microalgas cultivadas en

biorreactores (Laboratorio de Grasas y Aceites)............................................................................................16

Síntesis enzimática de ésteres alquílicos............................................................................................................16

Alternativas enzimáticas a la producción de Biodiesel................................................................................17

Selección y producción de levaduras oleaginosas para la producción de biodiesel de origen microbiano .......................................................................................................................................................................18

Valorización del glicerol subproducto de la industria del Biodiesel ......................................................18

Etanol de segunda generación ................................................................................................................................19

Industria Láctea.....................................................................................................................................................................20

Biocatalizadores en fase sólida para su aplicación a la transformación de lactosa de lactosueros en un jarabe enriquecido en fructosa y tagatosa ...................................................................20

Biotransformación de proteínas de lactosuero por tratamiento proteolítico. Evaluación de propiedades nutracéuticas y bioactividad de los hidrolizados obtenidos. Caracterización de sus

componentes bioactivos. ...........................................................................................................................................20

iv

Mejoramiento de cepas de Streptococcus thermophilus para resistencia a fagos de uso en la

industria láctea...............................................................................................................................................................21

Evaluación de compuestos derivados de la actividad enzimática en leche y quesos

(Laboratorio de Grasas y Aceites) .........................................................................................................................22

Enología ..................................................................................................................................................................................22

Estudio de biocatalizadores de β-Glucosidasa de cepas nativas de levaduras y sus aplicaciones

en enología .......................................................................................................................................................................22

Sección Enología, Departamento de Ciencia y Tecnología de Alimentos (FQ) ..................................23

Biocatálisis.............................................................................................................................................................................24

Síntesis enzimática de galactósidosbioactivos.................................................................................................24

Desarrollo de biocatalizadores en fase sólida para su aplicación en procesos biotecnológicos:

síntesis de ciclodextrinas y tratamiento de efluentes industriales.........................................................24

Nuevos biocatalizadores para aplicación en biocatálisis ............................................................................25

Síntesis enantioselectiva de compuestos de importancia farmaceútica ..............................................26

Aislamiento y estudio de nuevas enzimas proteolíticas de vegetales de la región. Estudio de sus aplicaciones biotecnológicas e industriales. .............................................................................................26

Fijación de biocatalizadores proteolíticos vegetales sobre alúmina y magnetita nano-estructurada. Evaluación de los sistemas catalíticos heterogéneos obtenidos. Nanopartículas biológicamente activas para proteólisis a nivel tecnológico. ....................................................................27

Estudio de lipasas de origen industrial (para uso tecnológico). Nuevas lipasas de la flora antártica, estudio de las mismas para usos industriales y biotecnológicos........................................27

Obtención y caracterización de nuevas lipasas naturales (Laboratorio de Grasas y Aceites)....27

Interesterificación enzimática para el diseño de grasas comestibles....................................................28

Otras cadenas industriales .............................................................................................................................................29

Extracción y caracterización de compuestos bioactivos (Laboratorio de Grasas y Aceites) ......29

Modificación por procedimientos naturales del perfil lipídico de carnes (Laboratorio de Grasas y Aceites)...........................................................................................................................................................................29

Modificación por procedimientos naturales del perfil lipídico de huevos (Laboratorio de Grasas y Aceites) ...........................................................................................................................................................30

Indice de Investigadores.......................................................................................................................................31

1

INTRODUCCIÓN

La Facultad de Química desarrolla tareas de docencia, investigación y extensión en las diversas áreas de la Química, muchas de las cuales se vinculan a la Biotecnología. El presente documento constituye una recopilación de trabajos de investigación que se realizan en diversos grupos de Facultad de Química vinculados a esta temática, de forma de establecer las bases para un contacto más fluido entre potenciales interesados en cada área y los grupos que llevan adelante investigaciones en los diferentes temas. La Facultad de Química cumple un rol central en la formación de diversos profesionales: Químico Farmacéutico, Bioquímico Clínico, Químico (Agrícola y Medioambiente, Calidad y Materiales), Licenciado en Química, Ingeniero Químico (carrera compartida), Ingeniero en Alimentos (carrera compartida), Tecnólogo Químico (carrera compartida) y Curso de Auxiliar de Farmacia Hospitalaria. Participa también en la formación de los Licenciados en Bioquímica. Atiende además la formación de posgrado en diversas áreas: Diploma de Especialista en Farmacia Hospitalaria, en Farmacia Industrial y en Radiofarmacia, Maestría en Educación, Maestría en Química, Doctorado en Educación y Doctorado en Química. La institución desarrolla actividades en un total de seis edificios: Sede Central en Gral. Flores y Yatay, Hospital de Clínicas, Instituto de Higiene, Hospital Maciel, Hospital Español, Instituto Polo Tecnológico de Pando (IPTP) y Facultad de Ciencias. Además, participa como Servicio de Referencia Académico (SRA) de PDUs y departamentos de los centros universitarios del Este (CURE, sede Rocha), del Litoral Norte (sede Paysandú) y de Tacuarembó (CUT). El plantel docente de Facultad de Química está integrado en su mayor parte por profesionales con formación de Doctorado, con alta dedicación horaria a la institución (70 % de sus docentes tienen régimen de Dedicación Total). Esto se refleja en una importante participación de Facultad de Química en el área de investigación, el 13% de los investigadores niveles I, II y III del Sistema Nacional de Investigadores han declarado como institución principal a la FQ y el 25% de los investigadores de PEDECIBA (Programa de Desarrollo de las Ciencias Básicas de UdelaR/MEC) pertenecen al área Química. Asimismo, alrededor del 20% de todas las publicaciones científicas uruguayas corresponde a nuestra institución. Dentro de las líneas de investigación que se llevan adelante en Facultad de Química, las áreas vinculadas a biotecnología han tenido un creciente desarrollo. Puede observarse que entre 30 y 40 % de las tesis de posgrado desarrolladas en los últimos años se enmarcan en esta temática. Esto constituye un claro indicativo de la fortaleza de nuestra institución en esta área. A continuación se presenta un resumen de las actividades en biotecnología de los diferentes grupos de investigación, así como sus referentes académicos.

2

BIOTECNOLOGÍA Y SALUD HUMANA

DESARROLLO DE VACUNAS

DESARROLLO DE NUEVOS ADYUVANTES DE VACUNACIÓN BASADOS EN

SAPONINAS DE QUILLAJA SAPONARIA Y Q. BRASILIENSIS:BIOPROSPECCIÓN, QUÍMICA SUPRAMOLECULAR Y NANOMEDICINA

Responsable: Ferreira, Fernando (ff@fq.edu.uy) Las vacunas son el método más efectivo y económico para prevenir enfermedades infecciosas. El principal reto actual es el desarrollo de formulaciones vacunales efectivas, siendo esencial contar con adyuvantes de vacunación capaces de generar una respuesta inmune más intensa y efectiva. Nuestro laboratorio ha desarrollado una preparación de saponinas (FB) del árbol nativo Quillaja brasiliensis muy efectiva como adyuvante, con actividad comparable al mejor producto comercial de este tipo (QuilA, Brenntag Biosector, Dinamarca). Se está colaborando con el Espacio de Ciencia y Tecnología Química (Centro Universitario de Tacuarembó) e INIA en la bioprospección y relevamiento de la especie. Actualmente se continúa con la caracterización estructural de los compuestos y sus fracciones, así como el estudio en detalle de su actividad adyuvante y desarrollo de aplicaciones. Asimismo, hemos investigado formulaciones supramoleculares de saponinas en micelas mixtas estructuradas, de forma aproximadamente esférica (tipo ISCOMs) basadas en saponinas de Q. brasiliensis, de forma de bastón o cilíndricas (Complejos Supramoleculares de Saponinas, CSS) basadas en saponinas de Q. saponaria. Ambas formulaciones resultaron efectivas como adyuvantes de vacunación, siendo capaces de generar una respuesta más intensa que las saponinas aisladas, así como una respuesta inmune humoral y celular muy promisoria para su empleo en formulaciones vacunales para antígenos virales y tumorales. Se han tramitado patentes para el producto CSS en Uruguay, Argentina y México (convenio PCT), solicitándose protección en USA, México, América del Sur, Europa y Australia. Se ha licenciado el uso exclusivo del producto a la empresa VIRBAC S.A. de Francia, con la cual actualmente se están desarrollando vacunas veterinarias comerciales.

3

LECTINAS INMOVILIZADAS Y SUS APLICACIONES BIOTECNOLÓGICAS (TAMBIÉN BSA)

Responsable: FrancoFraguas, Laura (lfranco@fq.edu.uy) . Se explota el uso de lectinas (vegetales ó fúngicas) como ligandos de afinidad para desarrollo de bioadsorbentes. Los adsorbentes son sintetizados usando metodologías desarrolladas en nuestro laboratorio y son evaluados como herramientas para purificación y producción de glicoconjugados de interés biotecnológico como polisacáridos bacterianos, glicosaminoglicanos y glicoproteínas de alto valor agregado. Dentro de estas últimas, interesa por ejemplo aplicarlas en la identificación y separación de isoformas de glicoproteínas de interés clínico. Para ello se busca identificar alguna lectina que reconozca de forma específica no ya a una glicoproteína, sino a una sialo-glicoisoforma dada de la misma. Dicha lectina podría ser utilizada entonces, para causar la agregación específica de glico-nanopartículas magnéticas funcionalizadas con carbohidratos específicos. El uso de las sialo-glicoisoformas como inhibidores de esta agregación, constituye así la base del desarrollo de una herramienta muy sensible con potencial aplicación clínica. Estos trabajos se realizan en conjunto con el grupo de investigación “Biofuncionalización de Nanopartículas y Superficies” (BioNanoSurf) del Instituto de Nanociencia de Aragón (INA) de Zaragoza, España. Patentes: F. FERREIRA; N. SUÁREZ; L. FRANCO FRAGUAS; F. SASTRE Proceso mejorado de activación para la preparación de conjugados polisacárido soluble-proteína y su purificación por interacción hidrofóbica, 2009. Acta de solicitud de Patente No. 032210, Dirección Nacional de la Propiedad Industrial (DNP) del Ministerio de Industria y Energía. Área de aplicación: Preparación de vacunas.

EVALUACIÓN INMUNOLÓGICA DE LECHE MATERNA

Responsable: Hernández, Ana (aherna@fq.edu.uy)

Desde hace varios años se viene trabajando en colaboración con el Banco de leche humana del Hospital Pereyra Rossel, caracterizando los parámetros inmunológicos, en particular anticuerpos protectores en calostro y leche materna, y estudiando como los mismos son afectados por el proceso de pasteurización. La información es usada para clasificar las muestras donadas de acuerdo a su potencial valor inmunoprotector.

4

FÁRMACOS BIOTECNOLÓGICOS

PRODUCCIÓN Y SELECCIÓN DE NANOBODIES (ANTICUERPOS

RECOMBINANTES MONODOMINIO DERIVADOS DE CAMÉLIDOS)

Responsable: González, Gualberto (ggonzal@fq.edu.uy) Estos anticuerpos tienen un enorme potencial biotecnológico (bioanalítica, anticuerpos terapéuticos). Son 10 veces más pequeños que los anticuerpos convencionales, termoestables, resistentes a solventes, y son producidos en E. coli con alto rendimiento y bajo costo, etc. El grupo describió un método para seleccionar nanobodies de alta afinidad contra moléculas pequeñas (Tabares et al., Kim et al. Anal Chem 2011 y 2012) que constituyen los analitos más relevantes en medicina (drogas legales e ilegales), seguridad alimentaria (ej. micotoxinas, aditivos), y monitoreo ambiental (ej. pesticidas, cianotoxinas). Comenzando una línea de investigación en torno a anticuerpos terapéuticos, recientemente describimos el desarrollo de una plataforma para generar e identificar nanobodies contra receptores celulares (Rossotti et al. BBA 2015). Tres de los nanobodies contra receptores de células dendríticas se usaron para generar nanobodiesbiespecíficos, combinándolos con un nanobody (T5) contra la toxina tetánica, lo que dio lugar a un aumento dramático del poder de neutralización de T5 dirigiendo la toxina directamente a células fagocíticas. Actualmente comenzamos a explorar estos anticuerpos para realizar “targeting” de antígenos en vacunas. En paralelo estamos desarrollando nanobodies contra PD-1, y PDL-1 humano y murino para desarrollo de nanobodies terapéuticos en cáncer. Asimismo venimos colaborando con distintos grupos de Facultad de Medicina, Facultad de Ciencias e Instituto Pasteur, produciendo nanobodies contra distintos blancos.

QUÍMICA BIOANALÍTICA

Responsable: Rodríguez, Alejandra (ale@fq.edu.uy)

El auge de los medicamentos biotecnológicos y la reciente aparición de productos biosimilares han generado un importante desafío analítico para asegurar su calidad, seguridad y eficacia. Las proteínas terapéuticas (como los anticuerpos monoclonales y proteínas recombinantes) son moléculas heterogéneas de alto peso molecular con una gran complejidad estructural derivada de las modificaciones post-traduccionales y modificaciones que pueden sufrir durante su producción y conservación. Entre los parámetros a determinar para su caracterización se encuentran el peso molecular, secuencia aminoacídica, grado de glicosilación, modificaciones post-traduccionales, pureza, y perfil de impurezas.

Los métodos analíticos más utilizados actualmente para la caracterización de péptidos y proteínas terapéuticas incluyen los análisis por espectrometría de masa. En el IPTP, contamos con una plataforma tecnológica de Química Bioanalítica, cuya área de

5

investigación es el diseño y desarrollo de nuevos métodos bioanalíticos utilizando como principal herramienta la espectrometría de masa y trabajando principalmente en proyectos de I+D+I con la industria local y de la región.

Como enfoque general de investigación, hemos incorporado los lineamientos de "Química Verde", que promueve una visión sustentable de las aplicaciones de la química en todos los aspectos de la disciplina. Nuestras principales líneas de trabajo son la “Trazabilidad e Inocuidad Alimentaria”, y “Perfiles Químicos, Caracterización y Metabolismo de Sustancias Bioactivas". El plan de trabajo que estamos desarrollando plantea profundizar estas líneas utilizando un enfoque metabolómico para la comprensión de los sistemas bajo estudio, buscando el agregado de valor del proceso para generar conocimiento, tanto académico como de aplicación en la industria.

DIAGNÓSTICO

AREA DE BIOTECNOLOGÍA DEL POLO TECNOLÓGICO DE PANDO (PTP-FQ)

Responsable: Miraballes, Iris (imirab@fq.edu.uy)

El foco de acción de esta área es el inmuno-diagnóstico y su labor ha permitido desarrollar e introducir en el mercado varios kits de diagnóstico (toxoplasmosis, hidatidosis, embarazo, proteína C reactiva y factor reumatoideo). Los profesionales que trabajan en Biotecnología tienen experiencia en las plataformas ELISA, aglutinación de partículas de látex para lectura visual y turbidimétrica, inmunocromatografía y generación de antisueros y anticuerpos monoclonales. Su labor se centra en la producción, purificación y modificación de anticuerpos y proteínas para su empleo en el desarrollo de reactivos inmunoquímicos y su posterior escalado. Estos se utilizan como herramienta en la detección de analitos en salud humana y animal, y en el seguimiento de procesos productivos. Líneas de trabajo: • Desarrollo, validación y escalado de inmunoensayos. • Fisicoquímica de coloides aplicada a la inmunotecnología. • Desarrollo de procesos de purificación de proteínas. • Desarrollo y evaluación de micropartículas como adyuvante para vacunas. • Generación de anticuerpos recombinantes.

6

DIAGNÓSTICO MOLECULAR EN PATOLOGÍAS HUMANAS. PROTEÍNAS RECOMBINANTES PARA DIAGNÓSTICO

Responsable: Esperón, Patricia (pesperon@fq.edu.uy) Esta área se dedica: 1) al estudio molecular subyacente a enfermedades y desarrollo de sistemas de diagnóstico. En este sentido, desde el 2010 estamos trabajando con pacientes enviados por el BPS aportando resultados sobre diagnóstico molecular en población fibroquística (estudio de las 36 mutaciones más frecuentes y secuenciación del gen CFTR), en enfermedades metabólicas y entre otras también en enfermedades neurodegenerativas; 2) al desarrollo de sistemas de detección de mutaciones asociadas al uso de fármacos (Farmacogenética); 3) al control de la estabilidad de transgenes en animales de laboratorio (convenio con CUDIM); 4) a la obtención de fagos (en caso de enfermedades infecciosas) y de proteínas recombinantes para utilización en diagnóstico (para procesos apotóticos) en colaboración con Radioquímica de Facultad de Química.

OTRAS SUBÁREAS DE SALUD HUMANA

BIOSÍNTESIS DE NANOPARTÍCULAS DE PLATA POR MICROORGANISMOS

Responsable: Alborés, Silvana (salbores@fq.edu.uy) Las nanopartículas metálicas conforman un área intensa de investigación debido a sus muy diversas aplicaciones tales como el desarrollo de biosensores, el diagnóstico y tratamiento de cáncer (hipertermia óptica) y la liberación controlada de fármacos, entre otras. A su vez, las nanopartículas de plata en particular tienen promisorias aplicaciones como agentes antimicrobianos. En medicina por ejemplo, existen apósitos para heridas, instrumental quirúrgico, prótesis óseas, todos ellos recubiertos o integrados con nanopartículas de plata para evitar el crecimiento microbiano. Si bien dichas nanopartículas se pueden sintetizar por métodos químicos y físicos, la producción a partir de microorganismos ofrece una metodología confiable, simple, no tóxica y amigable con el ambiente. En esta línea de investigación se estudia la capacidad de biosíntesis de nanopartículas de plata por microorganismos. Se realizan estudios de caracterización y estabilidad de dichas nanopartículas. A su vez se evalúa su potencial antimicrobiano. Estos trabajos se realizan en colaboración con el Instituto de Nanociencia de Aragón, Universidad de Zaragoza, España.

7

BÚSQUEDA Y EVALUACIÓN DE LA CAPACIDAD INHIBITORIA DE PROTEASAS, RESPONSABLES DEL ENVEJECIMIENTO EPITELIAL (TRIPSINA, COLAGENASA Y ELASTASA) EN EXTRACTOS DE VEGETALES AUTÓCTONOS

Responsable: Cantera, Ana (acantera@fq.edu.uy)

Dado el importante papel de las proteasas: Tripsina, Elastasa y Colagenasa en el envejecimiento cutáneo y la tendencia mundial al empleo de extractos vegetales en cosmética, teniendo en cuenta la riqueza de la flora autóctona, se ha asociado ambos conceptos en esta línea de trabajo. Del screening primario se han seleccionado algunos vegetales que presentan promisorios niveles de inhibidores para las enzimas en cuestión. Se estudia su purificación a nivel de hacerlos utilizables en la industria cosmética.

DISEÑO DE GLICOSIDASAS INMOVILIZADAS SOBRE NANOPARTÍCULAS

MAGNÉTICAS: APLICACIÓN AL ESTUDIO DE MECANISMOS MEDIADOS POR CARBOHIDRATOS EN DIVERSOS PROCESOS BIOLÓGICOS

Responsable: Giacomini, Cecilia (cgiacomi@fq.edu.uy) y Freire, Teresa (tfreire@fmed.edu.uy) Los glicoconjugados participan en procesos de reconocimiento biológico, por lo cual, cambios en los perfiles de los glicanos se correlacionan con ciertos estados patológicos, entre los que se destaca el cáncer. Los glicanos también participan en la interacción huésped-patógeno, siendo esenciales durante el transcurso de la infección así como en estrategias de evasión inmunológica. Esto hace que la dilucidación de la composición glucídica de muestras clínicas, organismos patógenos, glicoproteínas y glicolípidos al igual que su función a nivel biológico contribuya a un mayor entendimiento de las enfermedades vinculadas a procesos biológicos mediados por glicanos, al igual que al desarrollo de métodos de diagnóstico, profilácticos o posibles tratamientos terapéuticos. Esto es posible utilizando herramientas enzimáticas basadas en el uso de endo y exoglicosidasas. La inmovilización de glicosidasas permite su reuso, disminuyendo los costos del proceso de purificación de las mismas. También facilita su separación del medio de reacción, evitando su interferencia en los estudios realizados con la muestra biológica deglicosilada. La inmovilización sobre nanopartículas magnéticas es una alternativa interesante a la inmovilización clásica, ya que el tamaño reducido del soporte asemeja el comportamiento de la enzima inmovilizada al de la soluble, minimizando los problemas difusionales. Esto es fundamental en el caso de sustratos macromoleculares como las glicoproteínas. En esta línea de investigación se trabaja en la inmovilización de glicosidasas de uso frecuente en glicobiología sobre soportes tradicionales y nanopartículas magnéticas. Su eficacia como herramienta biotecnológica en la deglicosilación de proteínas se valida utilizando glicoproteínas modelo y sistemas de relevancia biológica como el parásito fasciola hepática.

8

BIOTECNOLOGÍA Y SALUD ANIMAL

CONVENIO BIOTECNOLÓGICO PARA EL DESARROLLO DE PEPTONAS

ESPECIALES PARA LA CADENA DE PRODUCCIÓN INDUSTRIAL DE VACUNAS DE USO VETERINARIO (DISEÑO A PEDIDO) DE USO INDUSTRIAL

Responsable: Cantera, Ana (acantera@fq.edu.uy)

Convenio con industria multinacional (Merial-Sanofi, Francia) (confidencial).

INMUNOENSAYOS DIAGNÓSTICOS

Responsable: González, Gualberto (ggonzal@fq.edu.uy) Hemos trabajado en el desarrollo de antígenos sintéticos para diagnóstico de hidatidosis (J ClinMicrobiol 2000 y 2005). A solicitud de la Comisión de Zoonosis, hemos desarrollado un kit para diagnóstico canino de la enfermedad (PLos NTD 2013), que es crítico para monitorear las campañas de control, el cual ha sido usado en Uruguay, Argentina, Chile y Perú.

MONITOREO DE LA INMUNIDAD INNATA EN PECES DE CULTIVO

Responsable: Ferreira, Ana (aferrei@fq.edu.uy) En 2014 se inició un proyecto de investigación enfocado al desarrollo de herramientas que permitan monitorear el estado sanitario de esturiones (Acipenserspp). En particular nos hemos enfocado a determinar la actividad funcional de dos componentes asociados a las defensas innatas en peces: la vía alternativa del complemento y la lisozima. Además de su posible correlación con el estado sanitario de los peces, estas determinaciones permitirían ensayar el potencial inmunoestimulante de preparaciones comerciales. En este contexto esta línea de investigación ha recibido financiación a través de la empresa Biotech/Alltech, que tiene interés en investigar el eventual efecto inmunoestimulante de varios de sus formulaciones conteniendo Zn, Se y extractos de levaduras. Además este proyecto ha implicado una estrecha colaboración con la empresa Esturiones del Río Negro (Black River Caviar), la cual es la principal granja que cría esturiones en nuestro país.

9

BIOTECNOLOGÍA AGRARIA

CONTROL POST-COSECHA

DESARROLLO DE AGENTES PARA EL CONTROL DE PROCESOS OXIDATIVOS EN

ALIMENTOS

Responsable: Manta, Carmen (cmanta@fq.edu.uy) y Ovsejevi, Karen (kovsejev@fq.edu.uy). La conservación de alimentos y en particular el deterioro causado por procesos oxidativos, es uno de los problemas más importantes de la industria alimentaria. Por este motivo se propone desarrollar agentes antioxidantes en base a vitaminas estabilizadas por acomplejamiento con ciclodextrinas (CDs) modificadas. Las vitaminas C, E y el beta caroteno (precursor de la vitamina A) son antioxidantes, pero con limitadas aplicaciones debido a su baja solubilidad, inestabilidad frente a la luz, el calor o la oxidación. Las ciclodextrinas resultan una alternativa para superar dichas limitaciones al poseer una cavidad apolar donde vehiculizar moléculas hidrofóbicas. La formación de complejos vitamina-CD potencia el efecto antioxidante al aumentar la solubilidad y estabilidad de la vitamina. Recientemente se ha sintetizado en nuestro laboratorio una ciclodextrina modificada con grupos tiol(tiol-CD) que presenta un gran potencial como agente antipardeamiento dado su gran poder reductor manteniendo la capacidad acomplejante característica de las CDs. Los complejos tiol-CD-vitamina al combinar las ventajas del encapsulamiento con la generación de un entorno reductor presentarán gran poder antioxidante, permitiendo disminuir la cantidad de aditivo a utilizar, lo cual resulta relevante para la industria alimentaria. Asimismo evitarán el empleo de reductores potencialmente tóxicos (sulfitos y SO2) y serán una alternativa al uso del frío, atmósfera controlada ó modificada. También podrán ser incluidos en materiales para empaque de alimentos, aumentándoles su vida útil.

DESARROLLO DE AGENTES DE CONTROL BIOLÓGICO DE PATÓGENOS

DURANTE EL ALMACENAMIENTO POST COSECHA DE FRUTAS

Responsable: Vero, Silvana (svero@fq.edu.uy) Selección de levaduras de origen antártico para el control de patógenos de frutas, que causan daños en el producto durante el almacenamiento en frío. Se aislaron levaduras tolerantes al frío de muestras de suelos y aguas de la isla Rey Jorge, donde se encuentra la base antártica uruguaya. Las levaduras fueron identificadas fenotípica y genotípicamente, se determinó su perfil enzimático y su capacidad biocontroladora frente al patógeno Penicillium expansum, en manzana Red Delicious. Se seleccionaron dos cepas las cuales fueron evaluadas contra el mismo patógeno en manzana verde y en

10

pera Williams y contra P. digitatum en naranja Washington Navel. A su vez, se estudiaron los mecanismos de biocontrol, destacándose la producción de metabolitos volátiles, la capacidad de crecer y formar biofilms sobre la fruta, actividad influenciada por la presencia de moléculas identificadas como sensores de quórum. Se optimizó la producción de las levaduras seleccionadas utilizando subproductos industriales como fuente de carbono de forma de minimizar los costos. Además, se realizaron estudios de resistencia al stress por secado de las levaduras producidas. En el marco de estos estudios, se establecieron vínculos de colaboración con el Dr. M. Wisniewski del USDA y la Dra. Marcela Sangorrín de la Universidad del Comahue, Argentina. A su vez, se trabaja en colaboración con la Dra. Caterina Rufo del Polo Tecnológico y la Dra. Carmen Rossini del Laboratorio de Ecología Química de la Facultad de Química.

DETECCIÓN O CONTROL DE FITOPATÓGENOS

DESARROLLO DE MÉTODOS MOLECULARES PARA DETECCIÓN DE HONGOS

PATÓGENOS Y TIPIFICACIÓN DE VARIEDADES VEGETALES

Responsable: Cecchetto, Gianna (giannac@fq.edu.uy) A solicitud de productores hemos desarrollado un método molecular para diferenciar subespecies de Eucalyptus globulus que permite optimizar la elección de plántulas a ser trasplantadas a campo, así como el control de madera descortezada como materia prima. Es una herramienta de especial interés para pequeños productores por su bajo costo relativo (TreesSF 2013). Paralelamente, hemos relevado la flora fúngica asociada, identificando las especies patógenas (Participantes: María Julia Pianzzola, María Pía Cerdeiras, Mariana Richero y Mariana Barraco-Vega).

DESARROLLO DE MÉTODOS ALTERNATIVOS PARA PRESERVACIÓN DE

MADERA ESTACIONADA

Responsable: Ibáñez, Claudia (cmibanes@gmail.com) y Cecchetto, Gianna (giannac@fq.edu.uy)

Diagnóstico del deterioro de los postes de las líneas de transmisión eléctrica y desarrollo de un tratamiento preservante alternativo (postes, piques) de menor toxicidad para el operador y el medio ambiente. Colaboración con el Polo de Desarrollo Universitario Forestal CUT UDELAR.

11

DETECCIÓN Y MONITOREO DE BACTERIAS FITOPATÓGENAS DE INTERÉS AGRARIO

Responsables: Pianzzola, María Julia (mpianzzo@fq.edu.uy) y Siri, María Inés (msiri@fq.edu.uy)

• Identificación y caracterización molecular de bacterias fitopatógenas • Desarrollo de herramientas moleculares para detección y monitoreo de

fitopatógenos • Colaboración con INIA para Mejoramiento genético de cultivos

Las nuevas tecnologías de producción de cultivos intensivos han generado la necesidad de llevar un estricto control de la sanidad, monitoreo y prácticas culturales que contribuyan al control integrado de las enfermedades. Esto implica conocer la identidad y características de los fitopatógenos presentes de forma de buscar las mejores estrategias para su control. Trabajamos en las bacterias patógenas de papa Ralstoniasolanacearum (murchera) y en especies de Streptomyces, causales de la sarna común. Hemos incorporado también los patógenos de tomate Clavibactermichiganensissubsp. michiganensis y Xanthomonasspp. Poseemos experiencia en métodos clásicos y moleculares de identificación y caracterización de bacterias (MLSA, MLST, RAPD, rep-PCR, AFLP, etc). Hemos desarrollado métodos moleculares de detección y construido cepas reporteras que permiten el monitoreo y estudios de colonización. También trabajamos en estudios genómicos para conocer cuáles determinantes de patogenia están presentes en nuestras cepas y su potencial de transferencia genética, de importancia en la generación de patógenos emergentes. Trabajamos desde el año 2000 en colaboración con investigadores de Facultad de Agronomía e INIA, en particular en el Programa de mejoramiento genético de papa y con investigadores de España y Estados Unidos. Nuestro grupo está integrado por dos investigadores con DT de la UdelaR, tres estudiantes de posgrado y dos estudiantes de grado.

MEDIOAMBIENTE

DETERMINACIÓN DE TOXINAS DE CIANOBACTERIAS – MICROCISTINAS

Responsable: Brena, Beatriz (bbrena@fq.edu.uy) La problemática de las floraciones de algas y cianobacterias impulsó el desarrollo de un inmunoensayo para microcistinas (toxinas de cianobacterianas). Basado en un anticuerpo policlonal de alta afinidad, desarrollado en la Facultad de Química, Cátedra de Inmunología (Dr. Gualberto González) se estabilizaron sus reactivos en un formato de kit, lo que permitió su aplicación al monitoreo sostenido en el tiempo de aguas de playa del Río de la Plata desde el año 2003 (J Env.Manage., 2013), a través de

12

Convenio con la Intendencia de Montevideo. Este ensayo ha sido validado también y se utiliza para el monitoreo de aguas potables y ambientales en embalses del Río Negro (convenio con UTE). Como estas toxinas se encuentran en concentraciones muy elevadas durante prolongados períodos de tiempo el ensayo se ha aplicado a su vez para estudios de bioacumulación en almejas y cangrejos en colaboración con investigadores de la Universidad de Buenos Aires, Argentina: (S. Sabatini, 2013 y 2015) y estudios fisiológicos de transporte intestinal de MC LR en trucha (F. Bieczynski, 2014). Como complemento de estas metodologías bioanalíticas, se desarrolló un método rápido (min), simple y sensible, aplicable a un alto número de muestras, utilizando las ventajas de la espectrometría de masas de desorción/ionización laser asistida por matriz (MALDI-TOF), para cuantificar congéneres individuales de microcistinas en aguas (potables, ambientales) y se investiga actualmente su aplicación a tejidos de peces.

INMUNOENSAYOS AMBIENTALES Y DETECCIÓN DE PEQUEÑOS ANALITOS

Responsable: González, Gualberto (ggonzal@fq.edu.uy) Se han desarrollado y utilizado ensayos convencionales para monitorear pesticidas, dioxinas y microcistinas en distintas áreas del país (EnvSciTechnol 2005a; Anal Chem2010). Esta actividad se ha desarrollado en colaboración con la Dra. Beatriz Brena, Cátedra de Bioquímica. El grupo también ha desarrollado tecnología innovadora para la detección de contaminantes ambientales, pero también drogas, toxinas, etc., en general analitos pequeños. Nuestro laboratorio introdujo el uso de partículas virales (phagedisplay) como reactivos de inmunoensayos (EnvironSciTechnol 2005b y 2008) que dieron lugar a una nueva metodología (PHAIA) con solicitud de patente en EEUU que permite detectar en forma no-competitiva moléculas pequeñas (Anal Chem 2007a, 2007b, 2010 y 2011, BiosBioelectronics 2012 y 2014). Recientemente desarrollamos complejos multivalentes péptido-proteínas (nanopeptámeros), que posibilitan adaptar el PHAIA en ensayos simples de flujo lateral (Anal Chem 2013, 2014a y 2014b) con solicitud de patente EEUU, actualmente hay un convenio (Fundaquim) con una empresa europea con quienes estamos aplicando esta tecnología para el diagnóstico en humanos.

Patentes vinculadas

NONCOMPETITIVE IMMUNOASSAYS TO DETECT SMALL MOLECULES INVENTORES: Gualberto González-Sapienza, Bruce Hammock, Andres González-Techera, Lucía Vanrell, HeeJoo Kim. Application number PCT/US 12/097,235 Publication date Dec 11, 2008 NON-COMPETITIVE IMMUNOASSAYS TO DETECT SMALL MOLECULES USING NANOPEPTAMERS INVENTORES: Gualberto González-Sapienza, Bruce Hammock, Andres González-Techera, Lucía Vanrell, Gabriel Lassabe Application number PCT/US2013/072028, Publication date Jun 12, 2014

13

LABORATORIO DE ECOLOGÍA MICROBIANA MEDIOAMBIENTAL

Líneas de investigación

• Procesos microbianos involucrados en la emisión y mitigación de Gases de Efecto Invernadero en sistemas agrícolas. Responsables: Tarlera, Silvana (starlera@fq.edu.uy) y Fernández, Ana (afernand@fq.edu.uy).

• Aislamiento y caracterización de microorganismos extremófilos. Responsable: Menes, Javier (jmenes@fq.edu.uy).

• Ecología de celdas de combustible microbianas de sedimentos. Responsable: Menes, Javier (jmenes@fq.edu.uy).

• Atenuación de los contaminantes en cursos de agua subterráneos y superficiales por actividad bacteriana. Responsables: Fernández, Ana (afernand@fq.edu.uy) y Tarlera, Silvana (starlera@fq.edu.uy)

• Ecología de comunidades bacterianas en suelos y asociadas a gramíneas. Responsables: Fernández, Ana (afernand@fq.edu.uy) y Ferrando, Lucía (luciaf@fq.edu.uy)

Los microorganismos son los principales recicladores de los elementos en el planeta. Las transformaciones microbianas, especialmente de compuestos carbonados y nitrogenados, permiten reducir la contaminación de cursos de agua y suelos, controlar y mitigar la producción de gases de efecto invernadero, reducir la pérdida de nutrientes en la agricultura o generar electricidad. Estudiamos la composición, la dinámica y la función de las comunidades bacterianas identificando las principales especies o grupos bacterianos que intervienen en esas transformaciones. Determinamos la capacidad metabólica de las bacterias en diversos ecosistemas, los factores que limitan su actividad, así como las interacciones con otros organismos presentes. Algunos de los resultados obtenidos son: el aislamiento y la descripción de nuevas bacterias, la caracterización de consorcios bacterianos capaces de degradar pesticidas, la evaluación del efecto de las prácticas agrícolas sobre las poblaciones responsables de las emisiones de metano y de la fijación de nitrógeno en suelos agrícolas. El conocimiento adquirido permite modificar los procesos productivos para contribuir a una producción más sustentable.

BIOBEDS: HERRAMIENTAS DE BIORREMEDIACIÓN

Responsables: Cerdeiras, María Pía (mcerdeir@fq.edu.uy), Cesio, Verónica (vcesio@fq.edu.uy) y Anisleidy Rivero Esta línea de trabajo se centra en la eliminación en condiciones no contaminantes de pesticidas persistentes a través del proceso biotecnológico conocido como biorremediación. Siguiendo la estrategia sueca de diseño de los Biobeds, se pueden

14

emplear dos enfoques para seleccionar los mejores sistemas biorremediadores. Uno, utiliza la microbiota nativa aislada de ambientes impactados como consorcio bioconversor y el otro utiliza como microorganismos degradadores principales, basidiomicetes de la podredumbre blanca de la madera. Pueden aplicarse para eliminar pesticidas cuya disposición final es compleja, o en el campo, ya sea como previsores de contaminación por derrames durante el preparado y el lavado de los formulados aplicados o remediando zonas impactadas. El grupo de trabajo ha desarrollado, a través de proyectos María Viñas y con la colaboración del LATU, biobeds para la conversión de endosulfan y sus metabolitos, un órgano clorado prohibido en el país pero del que existen toneladas almacenadas esperando su disposición final, y clorpirifos y su principal metabolito que es el insecticida más empleado en los sistemas agrícolas del país. De esta manera, se ha conseguido la disipación de estos compuestos en un mes, mientras que en condiciones naturales llevarían años en desaparecer. El objetivo general es ofrecer a los productores rurales del país una tecnología adecuada para la disposición final, corrección de volcado, y biorremediación de pesticidas semipersistentes o persistentes.

OTRAS SUB-ÁREAS DE BIOTECNOLOGÍA AGRARIA

BIOPROSPECCIÓN DE FLORA NATIVA PRODUCTORA DE METABOLITOS CON

ACTIVIDAD ANTIMICROBIANA

Responsable: Vázquez, Alvaro (avazquez@fq.edu.uy) Las enfermedades infecciosas están lejos de ser controladas y son aún una de las principales causas de muerte en el mundo. A su vez en la agricultura, tienen el potencial de destruir cosechas enteras y de reducir en forma crónica el rendimiento de cultivos. La rápida aparición de resistencia vuelve inefectivas las drogas existentes, generando la necesidad de continuar con la búsqueda y evaluación de nuevas sustancias antimicrobianas. Los metabolitos secundarios de cada especie son extraordinariamente diversos, y la información contenida en sus estructuras es de especial interés para la industria farmacéutica y de protección de cultivos, ya que dichos compuestos han sido hasta ahora la principal fuente de innovación en el descubrimiento de nuevos compuestos bioactivos. Es por eso que nuestro grupo, integrado por investigadores de las Cátedras de Farmacognosia-Departamento de Química Orgánica y Microbiología-Departamento de Biociencias, plantea una aproximación integral, enfocando los esfuerzos en el trabajo con cepas únicas, explorando sistemáticamente su potencial biosintético, y utilizando una eficiente forma de cribado. Hemos identificado potenciales antimicrobianos a partir de: i) hongos filamentosos, cuyos análisis de actividad y perfiles químico y genético, permiten seleccionar cepas con perfil biosintético interesante para inducir rutas metabólicas crípticas; ii) plantas nativas, mediante la exploración de genomas y transcriptomas se identifican genes que luego se expresan en microorganismos para la producción de péptidos de interés. Participantes:

15

Silvana Alborés (salbores@fq.edu.uy), Gianna Cecchetto (giannac@fq.edu.uy), María Pía Cerdeiras (mcerdeir@fq.edu.uy), Susana Rodríguez, Stephanie Barneche, Gabriela Jorcín.

BIOTECNOLOGÍA APLICADA EN LA CADENA AGRO-PRODUCTIVA

Responsable: Soulé, Silvia (ssoule@fq.edu.uy) En las diversas variedades de trigo sembradas en el Uruguay, se observan diferencias respecto a la calidad industrial en relación al producto final del proceso: el pan. Cuando un alimento se procesa, el mismo está sujeto a un movimiento constante donde ocurren complejas transformaciones químicas, bioquímicas y físicas, las cuales afectan y son afectadas por los constituyentes de la harina y otros aditivos químicos utilizados en la producción de pan. Las harinas de trigo, al mezclarse con agua, son capaces de formar masas de propiedades reológicas únicas que, durante la panificación se ven afectadas entre otros factores por sus componentes minoritarios, los arabinoxilanos (AXs) presentes en estas. La incorporación de enzimas xilanolíticas, que hidrolizan los carbohidratos no amiláceos, durante el proceso de panificación permite modificar interacciones y cambios en la distribución espacial y el patrón de ramificación de los AXs que afectan su interacción con las proteínas formadoras de gluten y otros componentes modificando así las propiedades reológicas de la masa y por tanto la calidad del pan. Nuestro grupo investiga las interacciones entre arabinoxilanos - proteínas y el rol que desempeñan sobre las propiedades físicas y químicas de las harinas de trigo uruguayo. Esto complementado con el estudio de AXs y sus modificaciones enzimáticas permite comprender su rol en relación a la calidad panadera de las mismas contando así con criterios de selección que harían posible orientar la siembra hacia variedades promisorias en relación a componentes minoritarios.

CONVENIO BIOTECNOLÓGICO DE INNOVACIÓN (ANII 2015) PARA EL DESARROLLO DE PROTEOLIZADOS DE POLEN, CALIDAD ALIMENTARIA PARA USO VETERINARIO

Responsable: Cantera, Ana (acantera@fq.edu.uy)

Convenio con la empresa Travers-Vidal (Uruguay) (bajo confidencialidad)

16

BIOTECNOLOGÍA INDUSTRIAL

PRODUCCIÓN DE BIOCOMBUSTIBLES

CARACTERIZACIÓN Y OPTIMIZACIÓN DEL CONTENIDO LIPÍDICO DE

MICROALGAS CULTIVADAS EN BIORREACTORES (LABORATORIO DE GRASAS Y ACEITES)

Responsable: Grompone, María Antonia (mgrompon@fq.edu.uy)

Las microalgas marinas y de agua dulce son fuentes de diferentes componentes que se emplean con distintos fines; entre dichos compuestos se encuentran los lípidos. Debido a su alta productividad de biomasa y velocidad de crecimiento, se consideran fuentes valiosas. A esto se agrega que, la composición lipídica no sólo depende de las especies sino también de las condiciones de crecimiento tales como fotoperíodos, temperatura, cantidad y composición de los nutrimentos, etc. En condiciones de stress, es posible modificar dicha composición a los efectos de obtener ciertos ácidos grasos de alto valor nutricional como, por ejemplo, poli-insaturados de la familia omega-3 o ácido gama-linolénico (de la familia omega 6). Los estudios que hemos realizado sobre la influencia de las condiciones de cultivo sobre la composición lipídica de microalgas autóctonas del Uruguay y sobre la optimización en condiciones de stress del cultivo de Spirulinaplatensis para la obtención de ácido gama-linolénico, dieron lugar a dos Tesis de Maestría.

Bajo la coordinación del Dr. Ignacio Vieitez, se realizan estudios con diferentes especies de microalgas cultivadas en Brasil en biorreactores tubulares, como fuentes de aceites para la obtención de biodiesel: Spirulinasp LEB18, Chlorella fusca LEB 111 e Scenedesmusactus LEB 116. Se cuenta con la colaboración de la Universidad Federal de Rio Grande. Uno de los puntos interesantes de este trabajo es obtener el biodiesel por reacción directa sobre las microalgas, sin extraer previamente su aceite.

SÍNTESIS ENZIMÁTICA DE ÉSTERES ALQUÍLICOS

Responsables: Jachmanián, Iván (ijachman@fq.edu.uy) Debido a su creciente demanda, tanto para ser usados como intermediarios en la fabricación de derivados de la industria oleoquímica como para su uso directo como biocombustibles (biodiesel), los ésteres alquílicos de ácidos grasos (FAAE) se han constituido en uno de los derivados más importantes de las grasas y los aceites no comestibles. La catálisis mediante lipasas aparece como una excelente alternativa para la producción de FAAE, ya que permite salvar los inconvenientes del proceso tradicional mediante catálisis química (necesidad de materias primas de alta calidad, elevado volumen de

17

efluentes y glicerol como subproducto de muy baja calidad). Sin embargo, ésta alternativa no se ha diseminado principalmente debido a que el elevado costo de los catalizadores enzimáticos determina un balance económico desfavorable. Dado que la participación del costo del catalizador en el costo global del proceso depende de su productividad (Kg de producto / Kg de catalizador), en el Laboratorio de Grasas y Aceites se han estudiado diferentes estrategias para diseñar sistemas de transesterificación catalizado por lipasas que maximicen dicho parámetro. Entre ellas el diseño de sistemas de etapas "acopladas", una de reacción y otra de separación de glicerol, suministro programado de alcohol manteniendo la mínima actividad del mismo durante el proceso y el estudio de sistemas con una composición tal que permita conducir el proceso en fase homogénea. Estas estrategias han permitido evitar los principales factores causantes de la inactivación enzimática, maximizando la productividad del catalizador y, en consecuencia, ofrecer un balance económico favorable para el proceso catalizado con lipasas.

ALTERNATIVAS ENZIMÁTICAS A LA PRODUCCIÓN DE BIODIESEL

Responsable: Irazoqui, Gabriela (mgidrv@fq.edu.uy) y Rodríguez, Sonia (soniar@fq.edu.uy) Desde el año 2010 se ha implementado en nuestro país la producción de biocombustibles por parte de la empresa ALUR. El biodiesel se produce utilizando un proceso tradicional, que utiliza potasa y metanol. Este proceso requiere de aceites refinados para obtener un biodiesel de buena calidad, lo cual encarece el proceso compitiendo además con la industria alimenticia ya que los aceites utilizados son comestibles. Adicionalmente, el subproducto comercializable del proceso, el glicerol, se obtiene en una mezcla difícil de comercializar. La sustitución de este proceso de producción de biodiesel por un proceso enzimático, traería múltiples beneficios. Por un lado podrían utilizarse aceites crudos o residuales de la industria alimenticia para la producción de biodiesel, paralelamente se obtendría un glicerol de alta pureza, que sería fácilmente comercializable aportando a la rentabilidad económica del proceso. Las lipasas son enzimas que hidrolizan triglicéridos o aceites, liberando los ácidos grasos componentes y glicerol. En condiciones adecuadas estas enzimas pueden ser utilizadas para sintetizar biodiesel (ésteres de ácidos grasos). En este sentido se está trabajando con lipasas de microorganismos nativos y su potencial en la síntesis de biodiesel. En particular, el trabajo se ha enfocado en microorganismos aislados de la Antártida. Se ha identificado una lipasa con potencial en esta área a partir de una cepa de Janibacter. La misma ha sido clonada y expresada en E. coli y se está trabajando en su caracterización. Asimismo, se están construyendo sistemas alternativos de producción de la enzima recombinante basados en Pichia y Pseudomonas.

18

SELECCIÓN Y PRODUCCIÓN DE LEVADURAS OLEAGINOSAS PARA LA

PRODUCCIÓN DE BIODIESEL DE ORIGEN MICROBIANO

Responsable: Vero, Silvana (svero@fq.edu.uy) y Rufo, Caterina(crufo@fq.edu.uy)

El biodiesel, es considerado una prometedora alternativa a los combustibles fósiles. Sin embargo, dado los costos de obtención de las materias primas y la competencia con el sector alimentario, fuentes alternativas de ácidos grasos tales como los aceites microbianos están siendo exploradas. Esta línea de investigación plantea utilizar levaduras oleaginosas como materia prima para la producción de biodiesel, las cuales pueden acumular triglicéridos hasta niveles del 70% de su biomasa, Se aislaron, seleccionaron e identificaron levaduras oleaginosas capaces de acumular triglicéridos intracelulares con un perfil de ácidos grasos apto para la producción de biodiesel. Se optimizaron las condiciones de producción de forma de maximizar la concentración de lípidos obtenidos a partir de las levaduras seleccionadas, utilizando como fuente de carbono la glicerina cruda obtenida como subproducto de la producción de biodiesel. Hasta el momento se ha logrado una producción de 6,5 g/l de ácidos grasos, por lo cual se necesitarían 100.000 litros de cultivo para alcanzar la masa de aceite producida por hectárea de cultivo oleaginoso tal como soja, en un año (650-700 kilos). Este volumen de cultivo se podría lograr con 10 fermentadores de 10.000 litros, en un tiempo menor a una semana. A su vez, se ha puesto a punto un método de transesterificación in situ que permite la obtención de los metilésteres que forman el biodiesel en un solo paso a partir de la biomasa de levadura, lo cual disminuye los costos de producción.

VALORIZACIÓN DEL GLICEROL SUBPRODUCTO DE LA INDUSTRIA DEL

BIODIESEL

Responsable: Rodríguez, Sonia (soniar@fq.edu.uy) y Menéndez, Pilar (menendez@fq.edu.uy) El glicerol representa un 10 % de la masa resultante del proceso de elaboración de Biodiesel. En nuestro país, ALUR estará produciendo a la brevedad 70.000 ton/año de biodiesel, con lo cual se estarían produciendo 10000 ton/año de glicerol crudo. El crecimiento mundial en la producción de biodiesel ha afectado el mercado del glicerol, aumentando la oferta del mismo y resultando en un concomitante descenso de precio. La valorización de este subproducto podría aportar tanto a la viabilidad del proceso de producción de biodiesel, como al desarrollo de nuevos emprendimientos asociados a esta industria. En ese sentido nuestro grupo ha trabajado en diferentes alternativas biotecnológicas para la valorización del mismo. Se ha explorado su uso en fermentaciones destinadas a la producción de proteína unicelular como suplemento nutricional animal, la cual tiene un valor de mercado de 7 U$S/Kg. Se han aislado cepas de levadura capaces de crecer a

19

partir del efluente de la industria del biodiesel, y se ha escalado la producción a fermentador de 2L. Paralelamente, se ha trabajado en el uso de microorganismos nativos o genéticamente modificados capaces de biotransformar glicerol en 1,3-propanodiol, compuesto con creciente mercado en la industria de plásticos biodegradables (6000 U$S/ton). Actualmente se cuenta con cepas nativas que han mostrado buena capacidad de biotransformar el glicerol en 1,3-propanodiol, y una variante genéticamente modificada que duplica la producción de la cepa nativa. En esta área, también se han desarrollado microorganismos genéticamente modificados para la producción de R-1,2-propanodiol, obteniéndose el compuesto con muy bajo rendimiento pero alta pureza enantiomérica.

ETANOL DE SEGUNDA GENERACIÓN

Responsable: Menéndez, Pilar (menendez@fq.edu.uy) La búsqueda de nuevas alternativas a la utilización de petróleo ha puesto a los biocombustibles en un área de renovado interés. La producción de etanol a partir de fuentes renovables y que no utilicen alimentos como materias primas es lo que se conoce hoy como etanol de segunda generación, En nuestro grupo nos planteamos la producción de etanol utilizando como materia de partida las cortezas de Eucalyptus debido a que hoy son una enorme cantidad de residuos generados de la producción de la pulpa de papel (en un país con 2.300.000 Tn/año de pulpa ce celulosa, son aproximadamente 644.000 Tn/año. La producción de alcohol partir de este tipo de material debe cumplir con las siguientes etapas

1- Ruptura del material lignocelulósico el cual está formado con lignina, hemicelulosa y celulosa

2- Hidrólisis de la celulosa para dar glucosa 3- Fermentación de la glucosa para producir etanol 4- Destilación del etanol

Son múltiples los problemas por los cuales esta producción de etanol aún no puede ser económicamente rentable. Nuestro grupo plantea el uso de basidiomicetes para lograr la ruptura de la lignina como medio alternativo a los otros más comúnmente utilizados (steam explosion, medios básicos fuertes a altas presiones). Mediantes este tratamiento se deja más accesible la celulosa a las enzimas hidroliticas. Por otro lado un paso clave es conseguir la ruptura de las hemicelulosas y celulosas. Actualmente se está realizando la búsqueda de nuevas hemicelulasas y celulasas a partir de hábitat naturales ricos en éstas como son las ramas, madera y cortezas de Eucalytpus.

20

INDUSTRIA LÁCTEA

BIOCATALIZADORES EN FASE SÓLIDA PARA SU APLICACIÓN A LA

TRANSFORMACIÓN DE LACTOSA DE LACTOSUEROS EN UN JARABE ENRIQUECIDO EN FRUCTOSA Y TAGATOSA

Responsable: Batista-Viera, Francisco (fbatista@fq.edu.uy)

El principal objetivo de esta línea de investigación es el desarrollo y caracterización de nuevos biocatalizadores inmovilizados y el estudio de sus aplicaciones para la biotransformación de la lactosa (uno de los mayores componentes del suero de quesería) en los monosacáridos tagatosa y fructosa, de gran interés por sus propiedades edulcorantes. Para ello, se desarrolló un sistema trienzimático basado en la inmovilización de las enzimas β-galactosidasa de Bacillus circulans, D-xilosa (D-glucosa) isomerasa de Streptomyces rubiginosusy L-arabinosa (D-galactosa) isomerasa de Enterococcus faecium DBFIQ E36 en resinas acrílicas epoxi-activadas. Este sistema enzimático permite transformar la lactosa presente en sueros de quesería en azúcares de mayor poder edulcorante (fructosa y tagatosa). La fructosa posee un poder edulcorante superior al de la glucosa y sacarosa, en tanto la tagatosa, azúcar hipocalórico y con propiedades prebióticas, puede a su vez utilizarse como sustituto de la sacarosa. El producto resultante de esta biotransformación podría resultar de interés para diversas aplicaciones en la industria alimentaria. Entre los soportes estudiados se encuentran resinas acrílicas epoxi-activadas convencionales (Sepabeads EP, Eupergit C, Eupergit C 250 L) y heterobifuncionales (Sepabeads HFA). También se evalúan estrategias para la estabilización térmica y mecánica de los biocatalizadores obtenidos, incluyendo tratamiento alcalino post-inmovilización, bloqueo de grupos reactivos remanentes, y entrampado de los derivados en perlas de alginato de calcio. Con estos estudios se procura contribuir a sentar las bases para el diseño racional de nuevos biocatalizadores con vistas a sus aplicaciones en diversos procesos biotecnológicos.

BIOTRANSFORMACIÓN DE PROTEÍNAS DE LACTOSUERO POR TRATAMIENTO PROTEOLÍTICO. EVALUACIÓN DE PROPIEDADES NUTRACÉUTICAS Y BIOACTIVIDAD DE LOS HIDROLIZADOS OBTENIDOS. CARACTERIZACIÓN DE SUS COMPONENTES BIOACTIVOS

Responsable: Cantera, Ana (acantera@fq.edu.uy)

El lactosuero (LS) es considerado un co-producto de la industria láctea nacional. Actualmente se aprovecha para la obtención de LS en polvo con lo que se recupera una mínima expresión de su valor. Por otra parte, su descarte (dado su aprovechamiento parcial) causa contaminación ambiental.

Una alternativa, que permitiría extraer mucho más valor del LS además de disminuir su descarte, es utilizarlo para desarrollar productos con propiedades funcionales.

21

Concretamente, se trata de obtener péptidos bioactivos, latentes en la secuencia primaria de las proteínas pero que pueden ser liberados por proteólisis in vitro. Dentro de esta temática priorizamos dos subtemas:

a) Hidrolizados con actividad antihipertensiva.

Hemos logrado la obtención de péptidos inhibidores de ECA-I, por hidrólisis de proteínas de LS con peptidasas de Bromelia antiacantha Bertol. Estas peptidasas fueron aisladas y caracterizadas en nuestro grupo (Lic. Diego Vallés). Este trabajo constituye la primera aplicación de estas nuevas peptidasas, para generar péptidos con características específicas. En este sentido logramos obtener y purificar y estamos caracterizando nuevos péptidos inhibidores de ECA-I.

b) Hidrolizados con actividad antimicrobiano y/o antioxidante.

Se está trabajando con extractos vegetales enzimáticos provenientes de flora nativa, concretamente con extractos proteolíticos de látex del Ficus luschnsthiana (higuerón), árbol de la familia Moraceae, indígena de América subtropical: Argentina, Brasil, Paraguay y Uruguay. Se utiliza el extracto para hidrolizar proteínas contenidas en sueros lácteos con la finalidad de obtener péptidos bioactivos con capacidad antimicrobiana y/o antioxidante.

MEJORAMIENTO DE CEPAS DE STREPTOCOCCUS THERMOPHILUS PARA

RESISTENCIA A FAGOS DE USO EN LA INDUSTRIA LÁCTEA

Responsable: Pianzzola, María Julia (mpianzzo@fq.edu.uy) Uno de los problemas más extendidos en la industria láctea nacional como internacional es la infección por fagos de las bacterias lácticas usadas como cultivos iniciadores o estárteres de la fermentación. Esto resulta en menor velocidad o incluso detención del proceso fermentativo, derivando en severas consecuencias tecnológicas y comerciales: retrasos en producción, pérdida de materias primas y baja en la calidad del producto. En nuestro país, no existen empresas que desarrollen estárteres lácteos, quedando los productores sin ninguna solución real para el problema de pérdida de producción asociados a infecciones virales. Poseemos una colección de fagos autóctonos de Streptococcus thermophilus, una colección de cepas iniciadoras, secuencias genómicas completas de los fagos aislados y estudios previos sobre el sistema de defensa CRISPR/Cas de algunas de las cepas de la colección. La experiencia y el conocimiento que hemos adquirido nos permiten desarrollar una estrategia innovadora para la obtención de cepas iniciadoras mejoradas en la eficacia y eficiencia siendo un primer paso necesario para la producción con miras a una futura comercialización. Nuestro objetivo es obtener un producto biotecnológico innovador que permita a las empresas nacionales mejorar la producción y ser más competitivas. En este proyecto trabajamos un investigador DT de la UdelaR, un Magister en Biotecnología que desarrolla su tesis

22

de Doctorado y una estudiante de grado. Trabajamos en colaboración con el Dr. S. Moineau de l’ Université de Laval, Canadá.

EVALUACIÓN DE COMPUESTOS DERIVADOS DE LA ACTIVIDAD ENZIMÁTICA EN LECHE Y QUESOS (LABORATORIO DE GRASAS Y ACEITES)

Responsable: Grompone, María Antonia (mgrompon@fq.edu.uy)

Colaboramos con la Dra. Stella M. Reginensi y el Dr. Jorge Bermúdez (Facultad de Agronomía) en la evaluación de la actividad microbiana y enzimática en leche y productos lácteos en diferentes puntos del proceso productivo. Esto condujo también a colaborar con la Dra. Ana Echenique (CONAPROLE) en la caracterización a nivel nacional de la leche destinada a procesamiento industrial.

En la maduración de los quesos se produce la degradación más o menos intensa de los componentes de la cuajada. A partir de la lactosa se obtiene ácido láctico, el que, a su vez, en presencia de bacterias propiónicas da ácido propiónico, ácido acético y anhídrido carbónico. El tipo y la magnitud de la degradación de la grasa dependen de los microorganismos que participan en la maduración. Las lipasas presentes en la leche son poco específicas y pueden hidrolizar a los triglicéridos en función de sus pesos moleculares, con una liberación preferencial de los ácidos grasos de las posiciones externas. También puede haber lipasas selectivas, incorporadas durante su elaboración. En el Uruguay la caracterización de los ácidos grasos libres y de los ácidos orgánicos no se ha utilizado como apoyo para caracterizar su maduración, por lo que los hemos determinado en quesos Parmesano, Fontina, Port Salut, Dambo, Cuartirolo, Saint Paulin, Colonia, Emmental, Gruyère, Brie, Camembert, Münster, Roquefort y Azul tipo danés. Con la Dra. Patricia Lema (Facultad de Ingeniería) colaboramos en la caracterización de quesos Grana.

Bajo la coordinación del Dr. Ignacio Vieitez actualmente se realizan estudios en quesos de leche de cabra y de oveja del Uruguay.

ENOLOGÍA

ESTUDIO DE BIOCATALIZADORES DE Β-GLUCOSIDASA DE CEPAS NATIVAS DE

LEVADURAS Y SUS APLICACIONES EN ENOLOGÍA

Responsable: González Pombo, Paula (pgonzale@fq.edu.uy) El desarrollo de los aromas depende en gran parte de la existencia durante la elaboración del vino, de enzimas capaces de actuar eficientemente sobre los sustratos glicosídicos existentes, generando compuestos volátiles. Dada la importancia de los

23

aromas como factor determinante de la calidad y tipicidad de los vinos, se plantea profundizar hacia la búsqueda y el estudio de nuevos biocatalizadores con aplicación en enología. Dado que muy pocas de las cepas de levaduras encontradas en los procesos de vinificación producen enzimas estables y activas en esas condiciones, se propone explorar la diversidad de nuestro patrimonio de enzimas de cepas nativas para enriquecer la complejidad aromática y tipicidad de los vinos nacionales. Para esto, a partir de una colección de cepas autóctonas de levaduras, se seleccionan enzimas activas y estables en condiciones enológicas y caracterizar las propiedades fisico-químicas y cinéticas de los nuevos biocatalizadores y su potencial aplicación enológica.

SECCIÓN ENOLOGÍA, DEPARTAMENTO DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS (FQ)

Responsable: Carrau, Francisco (fcarrau@fq.edu.uy) Las líneas de investigación del grupo de la Sección Enología surgen de una estrategia definida como Enología de Mínima Intervención que derivan de trabajos realizados por el grupo a fines de los 90,y que se han ido consolidando con la participación del INIA, IIBCE e IPM y por nuevas tesis de postgrado con egresados de carreras como Ciencias, Química y Agronomía. Se creó en colaboración con el Dr. Dellacassa el Laboratorio de Biotecnología de Aromas donde se seguirá profundizando en el análisis de procesos de fermentaciones industriales. Se trabaja en la química de compuestos volátiles y no volátiles en frutas como indicadores de calidad a nivel agrícola e industrial, levaduras y su aplicación, y genómica de levaduras y vid. Las 3 grandes líneas se pueden resumir como sigue:

1. Biodiversidad de Levaduras nativas y su aplicación en el sector de bebidas fermentadas. Impacto sensorial de la mayor biodiversidad microbiana en la calidad de bebidas fermentadas (como vino, cerveza, hidromiel, etc.) y otros sectores como alcoholes de valor biocombustible y control biológico de hongos patógenos de frutas. Carrau F.

2. Química de aromas y compuestos no volátiles. Estudio del metabolismo y producción de compuestos volátiles y no volátiles de interés enológico e industrial. Análisis de estos compuestos en frutas, cerveza, vinos y miel. Quimiotaxonomía de frutas. Carrau F. y Dellacassa E.

3. Genómica, transcriptómica, metabolómica de polifenoles, compuestos volátiles, carotenos e isoprenoides. Bioinformática y metabolómica. Correlaciones de genómica a fenómica en Vitis y levaduras no convencionales con impacto en procesos biotecnológicos. Ejemplos: Genoma Tannat y de la levadura uruguaya H.vineae. Carrau, F. y Gaggero, C.

24

BIOCATÁLISIS

SÍNTESIS ENZIMÁTICA DE GALACTÓSIDOSBIOACTIVOS

Responsable: Giacomini, Cecilia (cgiacomi@fq.edu.uy) e Irazoqui, Gabriela (mgidrv@fq.edu.uy) Los carbohidratos participan en múltiples procesos biológicos tanto normales como patológicos, entre los que se destacan procesos de migración intracelular, interacciones célula-célula, célula-patógeno y oncogénesis. Existe en la naturaleza una gran diversidad de carbohidratos y glicósidos con variadas actividades biológicas. En particular se destacan los galactósidos capaces de inhibir la unión de galectinas a sus ligandos naturales. La galectina-1, secretada por las células de la mayoría de los tumores malignos, participa en numerosos procesos relacionados con el desarrollo de dicho tumor. Esto la convierte en un blanco prometedor para la terapia contra el cáncer ya que se podría inhibir su capacidad pro-tumorogénica bloqueando el sitio de unión a carbohidratos con glicósidos que compitan con sus ligandos naturales. La generación de bibliotecas de glicósidos y oligosacáridos con estructura definida puede dar lugar a potenciales agentes antitumorales. Por otra parte glicósidos con estas características son fundamentales para el estudio de las interacciones lectina-carbohidratos, aportando al conocimiento de los mecanismos de muchos procesos biológicos mediados por glicanos. De hecho el desarrollo de biosensores basados en carbohidratos inmovilizados constituye una poderosa herramienta en el área de la glicobiología. Las enzimas constituyen una excelente alternativa a la compleja síntesis química de glicósidos, ya que su estereoselectividad permite la obtención de glicósidos anoméricamente puros en un solo paso de reacción. Para la síntesis enzimática de galactósidos de bajo peso molecular se utiliza el sistema de transgalactosilación de la β-galactosidasa de Aspergillus oryzae, y se evalúa la actividad biológica de los galactósidos obtenidos, particularmente como inhibidores de galectina.

DESARROLLO DE BIOCATALIZADORES EN FASE SÓLIDA PARA SU APLICACIÓN EN PROCESOS BIOTECNOLÓGICOS: SÍNTESIS DE CICLODEXTRINAS Y TRATAMIENTO DE EFLUENTES INDUSTRIALES

Responsable: Manta, Carmen (cmanta@fq.edu.uy) y Ovsejevi, Karen (kovsejev@fq.edu.uy) Se plantea el desarrollo de biocatalizadores insolubles en diferentes matrices de tipo convencional o nanomateriales, en base a varios tipos de enzimas unas de ellas las oxido-reductasas como Polifenol oxidasa, PPO, (EC 1.14.18.1) y Lacasa (EC 1.10.3.2)

25

y otras como la Ciclodextringlicosiltransferasa (CGTasa, EC 2.4.1.19) y la β-galactosidasa (EC 3.2.1.23). El derivado en base a CGTasa será utilizado para reciclar un subproducto de la industria arrocera, el grano de arroz partido, al emplearlo como fuente de almidón para la síntesis deciclodextrinas (CDs). Las CDs, modificadas, permitirán el desarrollo de complejos con agentes anti-oxidantes para su uso en la conservación de alimentos y de biosensores. Los derivados en base a óxido-reductasas serán empleados para el tratamiento de efluentes industriales provenientes de la industria textil, petroquímica ó papelera. Los efluentes fuertemente coloreados producen efectos nocivos en el medio ambiente, dado que disminuyen la entrada de luz al agua retardando la fotosíntesis y modificando la solubilidad de gases en el agua, lo cual inhibe el crecimiento de organismos acuáticos. Además muchos solutos son tóxicos, carcinógenos o mutagénicos. Los biocatalizadores en nanomateriales en base a β-galactosidasa tendrán aplicaciones en química fina, en la industria alimentaria y en biosensores. El empleo de nanopartículas como soportes para la inmovilización de biocatalizadores es un campo de reciente desarrollo que permite no solo el diseño de procesos continuos sino también la disminución de los problemas difusionales inherentes a todo proceso de inmovilización.

NUEVOS BIOCATALIZADORES PARA APLICACIÓN EN BIOCATÁLISIS

Responsables: Rodriguez, Paula (paurod@fq.edu.uy); Menéndez, Pilar (menendez@fq.edu.uy); González, David (davidg@fq.edu.uy) y Rodríguez, Sonia (soniar@fq.edu.uy) La industria farmacéutica requiere del desarrollo de metodologías sintéticas estereoselectivas, que además sean de bajo impacto ambiental. Es en este marco que a nivel mundial se desarrollan día a día metodologías biocatalíticas para la obtención de sintonesquirales que sirvan de precursores en la síntesis de drogas enantioméricamente puras. El desarrollo del área se centra en la búsqueda de nuevos biocatalizadores o la generación de variantes de los mismos, la optimización de reacciones y el escalado de las mismas. De esa forma se busca cubrir un espectro más amplio de sustratos y de reacciones, apostando a tener una batería de recursos biocatalíticos que aporten soluciones sustentables a la industria farmacéutica, cosmética, alimentaria y de agroquímicos. En nuestro grupo se trabaja en la búsqueda de nuevas herramientas biocatalíticas con actividad carbonilo reductasa, enoatoreductasa, imino-reductasa, transaminasa, lacasa y xilanasa, de forma de atender diferentes desafíos a nivel de la industria química. Se siguen dos estrategias diferentes para la obtención de estos nuevos biocatalizadores, por un lado el descubrimiento de nuevos microorganismos a partir de hábitat poco explorados (endofíticos, de la Antártida) y por otro el desarrollo de biocatalizadores recombinantes por expresión de enzimas con la actividad deseada y la generación de

26

variantes por mutagénesis dirigida o al azar. De esta forma se apuesta a desarrollar diversos biocatalizadores que aporten nuevas herramientas en la síntesis estereoselectiva de drogas o agroquímicos, así como biocatalizadores de interés industrial.

SÍNTESIS ENANTIOSELECTIVA DE COMPUESTOS DE IMPORTANCIA FARMACEÚTICA

Responsables: Seoane, Gustavo (gseoane@fq.edu.uy); Gamenara, Daniela (dgamenar@fq.edu.uy); Brovetto, Margarita (mbrovetto@fq.edu.uy); González, David (davidg@fq.edu.uy); Schapiro, Valeria (vschapir@fq.edu.uy); Pandolfi, Enrique (epandolf@fq.edu.uy) y Carrera, Ignacio (icarrera@fq.edu.uy) Nuestro grupo cuenta con más de veinte años de experiencia utilizando enzimas como biocatalizadores para el desarrollo de esquemas sintéticos enantioselectivos. Principalmente utilizamos el complejo enzimático Tolueno dioxigenasa (TDO) como catalizador de la dihidroxilación asimétrica de arenos para obtener cis-ciclohexadienodioles. Éstos últimos son utilizados como materiales de partida para la preparación de sustancias con importantes actividades biológicas como antitumorales, antiparasitarias, antibióticas, antivirales y anti-adictivo. El complejo TDO es producido a escala de fermentador mediante cultivos de alta densidad del microorganismo recombinante denominado E. ColiJM109 (pDTG601) que lo sobreexpresa, y es utilizado in situ para llevar a cabo la transformación mencionada utilizando la célula entera como biocatalizador. Otras enzimas como lipasas, aldolasas y nitrilasas, en estos casos aisladas, son también utilizadas en nuestro grupo con fines sintéticos.

AISLAMIENTO Y ESTUDIO DE NUEVAS ENZIMAS PROTEOLÍTICAS DE VEGETALES DE LA REGIÓN. ESTUDIO DE SUS APLICACIONES BIOTECNOLÓGICAS E INDUSTRIALES

Responsable: Cantera, Ana (acantera@fq.edu.uy)

Las proteasas son las enzimas de mayor relevancia tecnológica, representando cerca de la mitad del mercado de enzimas de uso industrial. Las nuevas oportunidades para la tecnología enzimática en general, y para las fitoproteasas en particular, serán muy importantes en los próximos años, como elemento central para realizar transformaciones más compatibles con el medio ambiente. En este sentido, la búsqueda y caracterización de nuevas fuentes de fitoproteasas es un tema relevante.

En esta línea de trabajo realizamos la búsqueda y selección de plantas regionales o endémicas que presentan actividad proteolítica y que por sus características (abundantes, de fácil acceso y recolección) pueden ser utilizadas para la obtención de proteasas en condiciones de cantidad, calidad y costo que las haga utilizables en procesos industriales. Con las plantas seleccionadas, se preparan extractos utilizando

27

protocolos específicos y se lleva a cabo la purificación de las enzimas mediante métodos clásicos y económicos permitiendo obtener preparaciones aptas para ser utilizadas en procesos biotecnológicos. Posteriormente se estudia la funcionalidad y estructura de las enzimas proteolíticas purificadas, teniendo esto un inmenso valor por sí mismo ya que se trata de enzimas de especies vegetales autóctonas hasta ahora no reportadas. Dentro de las plantas en estudio por su actividad proteolítica se destacan Solanun granulosum leprosun y Bromelia antiacntha Bertol.

FIJACIÓN DE BIOCATALIZADORES PROTEOLÍTICOS VEGETALES SOBRE

ALÚMINA Y MAGNETITA NANO-ESTRUCTURADA. EVALUACIÓN DE LOS SISTEMAS CATALÍTICOS HETEROGÉNEOS OBTENIDOS. NANOPARTÍCULAS BIOLÓGICAMENTE ACTIVAS PARA PROTEÓLISIS A NIVEL TECNOLÓGICO

Responsable: Cantera, Ana (acantera@fq.edu.uy)

La obtención de biocatalizadores proteolíticas nanoestructurados, y en especial asociados en partículas ferromagnéticas, los hace ideales para su rescate (por métodos físicos) luego de los bioprocesos en los que interviene, eliminando la presencia de los catalizadores como contaminantes del producto final obtenido. Permitiendo la proteólisis controlada de acuerdo a la necesidades del bioproceso. Con la colaboración con el Laboratorio de Biomateriales de Facultad de Ciencias.

ESTUDIO DE LIPASAS DE ORIGEN INDUSTRIAL (PARA USO TECNOLÓGICO). NUEVAS LIPASAS DE LA FLORA ANTÁRTICA, ESTUDIO DE LAS MISMAS PARA USOS INDUSTRIALES Y BIOTECNOLÓGICOS

Responsable: Cantera, Ana (acantera@fq.edu.uy)

Trabajos sugeridos por la necesidad de una industria uruguaya productora de enzimas para uso industrial (Enzimas del Uruguay), la cual financió estos estudios con donaciones. Los resultados obtenidos son propiedad de la empresa. El estudio de lipasas de la flora antártica (líquenes y musgos) está en etapas preliminares.

OBTENCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE NUEVAS LIPASAS NATURALES (LABORATORIO DE GRASAS Y ACEITES)

Responsable: Grompone, María Antonia (mgrompon@fq.edu.uy)

Las lipasas son enzimas hidrolíticas que pueden actuar también como catalizadores para la esterificación de ácidos grasos. En particular, las lipasas que tienen selectividad sn-1,3 (posición del ácido graso en el triglicérido) son muy importantes a los efectos de la síntesis de lípidos estructurados diseñados para cumplir determinadas funciones

28

nutricionales y/o por sus propiedades funcionales. En consecuencia, las lipasas tienen muchas aplicaciones importantes en el campo industrial. Actualmente se comercializan lipasas (inmovilizadas o no). Utilizando lipasas comerciales, se realizó una Tesis de Maestría sobre el estudio de las reacciones de obtención de ésteres de ácidos grasos.

Desde el inicio del auge del empleo de lipasas como catalizadores, a nivel internacional se buscan nuevas fuentes, más baratas y/o con características especiales. Hemos realizados estudios sobre la obtención y caracterización de lipasas de semillas germinantes que dieron lugar a una Tesis de Maestría y a dos Tesis de Doctorado: de la familia de las Cucurbitáceas tales como zapallo (Cucurbita pepo), zapallito (Cucurbita maxima), pepino (Cucumis sativus) melón (Cucumis melo) y sandía (Citrulus lanatus), Compositae como achicoria de raíz (Cichorium intybus), cardo de Castilla (Cynarac ardunculus) y girasol (Helian thusannuus L.), Cruciferae como colza variedad 00 (Brassicanapus cv. Ceres), nabiza (Brassicanapus L.), nabo (Brassicanapus L. cultivada), repollo blanco (Brassicaoleracea L. var. capitata L.), repollo crespo (Brassicaoleracea L.), rabanito de punta blanca (Raphanus sativus L. var. AcanthiformisMakino), Solanaceae como morrón (Capsicum annum L.), tomate perita (Lycopersicon esculentum L.), Umbelliferae como zanahoria (Daucus carota), Chenopodiacea como remolacha (Beta vulgaris L.).

INTERESTERIFICACIÓN ENZIMÁTICA PARA EL DISEÑO DE GRASAS

COMESTIBLES

Responsable: Jachmanián, Iván (ijachman@fq.edu.uy)

Es conocido el efecto adverso sobre la salud de la ingesta de ácidos grasos trans de origen industrial (TFA) y no naturales (como los provenientes de rumiantes) y, en particular su relación con el riesgo de enfermedades cardiovasculares, sin desconocer también el efecto nocivo, pero en menor grado, de los ácidos grasos saturados. Por este motivo la búsqueda de alternativas para la sustitución de los TFA por ácidos grasos saturados en productos como shortenings y margarinas, producidos tradicionalmente mediante la hidrogenación parcial de aceites vegetales, ha sido un tema del mayor interés para los diferentes actores vinculados al campo de las grasas comestibles.

La interesterificación enzimática de materiales grasos de diferente origen aparece como una de las alternativas dada su versatilidad para diseñar productos con propiedades fisicoquímicas adecuadas, puesto que se trata de un proceso versátil que no involucra la generación de TFA.

Para esto se requiere una selección estratégica de los materiales constituyentes de mezcla a interesterificar y del proceso de interesterificación mismo, a los efectos de obtener productos libres de TFA y con una composición en ácidos grasos, plasticidad y propiedades fisicoquímicas adecuadas para la elaboración de diferentes tipos de materiales grasos atractivos para la industria alimentaria (shortenings y margarinas).

29

OTRAS CADENAS INDUSTRIALES

EXTRACCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE COMPUESTOS BIOACTIVOS

(LABORATORIO DE GRASAS Y ACEITES)

Responsable: Grompone, María Antonia (mgrompon@fq.edu.uy)

Entre los compuestos bioactivos, se encuentran los antioxidantes, cuya importancia nutricional es indiscutible pero que también tienen interés industrial como protectores de la oxidación de las grasas y los aceites. Actualmente se intenta sustituir a los antioxidantes industriales (BHT, TBHQ, BHA, etc.), potencialmente riesgosos para la salud, por antioxidantes naturales provenientes de diferentes orígenes.

El aceite de cascarilla de arroz sin refinar y las borras provenientes de su refinación son ricos en orizanoles, potente antioxidante de reconocido valor nutricional. Se realizaron estudios para su recuperación bajo forma de concentrado y para determinar su actividad antioxidante, lo que dio lugar a una Tesis de Doctorado.

Las hojas y semillas de diferentes plantas y los frutos secos también son fuentes de muy diferentes tipos de antioxidantes. Bajo la coordinación del Dr. Bruno Irigaray y del Dr. Ignacio Vieitez se realizan estudios para la extracción por maceración y/o por fluidos supercríticos y la correspondiente caracterización de los antioxidantes naturales provenientes, por ejemplo, de frutos secos y de sus cáscaras (almendras, avellanas, maníes, nueces pecán, pistachos, etc.), de hojas de romero y de hojas de plantas autóctonas del Uruguay.

El aceite de oliva virgen contiene polifenoles (además de tocoferoles) de alta actividad. La composición de dichos antioxidantes es muy compleja y, además, sufren reacciones de oxidación e hidrólisis que los transforman en otros antioxidantes o en compuestos inactivos. Actualmente estamos realizando estudios sobre dichas reacciones a los efectos de esclarecer su mecanismo. Se cuenta con el apoyo de la Dra. María Victoria

Ruiz del Instituto de la Grasa (Sevilla, España).

MODIFICACIÓN POR PROCEDIMIENTOS NATURALES DEL PERFIL LIPÍDICO DE CARNES (LABORATORIO DE GRASAS Y ACEITES)

Responsable: Grompone, María Antonia (mgrompon@fq.edu.uy)

La industria cárnica en el Uruguay es de gran importancia económica, por lo que es de interés, entre otros elementos, mejorar de manera natural su valor nutricional. La grasa animal no se suele considerar adecuada para la salud por su alto contenido en ácidos grasos saturados y su bajo contenido en ácidos grasos poli-insaturados. Por lo tanto, es de interés modificar por procedimientos naturales dicha composición, aumentando su valor nutricional.

30

En el caso de los rumiantes, estas modificaciones son complicadas debido a la hidrogenación ruménica de los lípidos de su dieta. Este problema es más sencillo de abordar en los cerdos y los conejos porque incorporan los lípidos de su dieta sin prácticamente modificarlos.

Colaborando tanto con el INIA como con la Facultad de Agronomía, hicimos estudios sobre la variación de la composición lipídica (por ejemplo, para aumentar su contenido en ácido linoleico o para modificar sus propiedades funcionales) de carnes bovinas, ovinas, suinas, de conejos en función de las características de sus sistemas de producción de carne (cría y alimentación). Por ejemplo, colaboramos en el desarrollo de tecnologías para la mejora de la calidad en sistemas familiares de producción porcina y para el ajuste de procesos de transformación para la valorización de productos cárnicos de la producción familiar uruguaya.

Colaborando con la Facultad de Agronomía, también hicimos estudios sobre la influencia en el contenido y composición lipídica de las carnes por el cruzamiento entre Hereford, Angus, Nelore y Salers y en sistemas de cruzamiento terminal de corderos pesados precoces.

MODIFICACIÓN POR PROCEDIMIENTOS NATURALES DEL PERFIL LIPÍDICO DE HUEVOS (LABORATORIO DE GRASAS Y ACEITES)

Responsable: Grompone, María Antonia (mgrompon@fq.edu.uy)

Debido al alto contenido de colesterol de la yema de huevos, se considera su ingesta no beneficiosa para la salud. Por otra parte, su composición en ácidos grasos es fácilmente modificable por medios naturales, a través de la composición lipídica de las raciones con las que se alimentan los animales. De esta manera, se puede balancear parcialmente el efecto negativo hipercolesterolémico. En base a ello, hemos realizado estudios con la Dra. Cristina Cabrera y su equipo (Facultad de Agronomía) alimentando gallinas con diferentes tipos de raciones enriquecidas en ácidos grasos poli-insaturados, de reconocido valor anticolesterolémico.

Las semillas de chía (planta autóctona americana) contienen un aceite muy rico en ácido linolénico 18:3 (familia omega 3), por lo que éste se comercializa encapsulado como protector cardiovascular. Otra manera de incorporarlo a la dieta consiste en introducirlo, de manera natural, en ciertos alimentos. Con la Dra. Norma Sammán de la Facultad de Ingeniería de Jujuy (Argentina), estamos comenzando estudios sobre la modificación de la composición lipídica de la yema de huevos de codorniz en función de una alimentación enriquecida con semillas de chía autóctonas de la Argentina. Este trabajo forma parte de una Tesis de Doctorado con dirección conjunta de una estudiante de la Universidad de Tucumán (Argentina).

31

INDICE DE INVESTIGADORES

Alborés, Silvana (salbores@fq.edu.uy) .............................................................................................................................6

Batista-Viera, Francisco (fbatista@fq.edu.uy) ............................................................................................................20

Brena, Beatriz (bbrena@fq.edu.uy).................................................................................................................................11

Brovetto, Margarita (mbrovetto@fq.edu.uy) ..............................................................................................................26

Cantera, Ana (acantera@fq.edu.uy)........................................................................................................ 7, 8, 15, 20, 27

Carrau, Francisco (fcarrau@fq.edu.uy)..........................................................................................................................23

Carrera, Ignacio (icarrera@fq.edu.uy) ...........................................................................................................................26

Cecchetto, Gianna (giannac@fq.edu.uy) ........................................................................................................................10

Cerdeiras, María Pía (mcerdeir@fq.edu.uy) ................................................................................................................13

Cesio, Verónica (vcesio@fq.edu.uy ) ...............................................................................................................................13

Esperón, Patricia (pesperon@fq.edu.uy) .........................................................................................................................6

Fernández, Ana (afernand@fq.edu.uy) ..........................................................................................................................13

Ferrando, Lucía (luciaf@fq.edu.uy) .................................................................................................................................13

Ferreira, Ana (aferrei@fq.edu.uy).......................................................................................................................................8

Ferreira, Fernando (ff@fq.edu.uy)......................................................................................................................................2

Franco Fraguas, Laura (lfranco@fq.edu.uy) ...................................................................................................................3

Freire, Teresa (tfreire@fmed.edu.uy)................................................................................................................................7

Gamenara, Daniela (dgamenar@fq.edu.uy) .................................................................................................................26

Giacomini, Cecilia (cgiacomi@fq.edu.uy) ................................................................................................................. 7, 24

González Pombo, Paula (pgonzale@fq.edu.uy) ..........................................................................................................23

Gonzalez, David (davidg@fq.edu.uy) .......................................................................................................................25, 26

González, Gualberto (ggonzal@fq.edu.uy).......................................................................................................... 4, 8, 12

Grompone, María Antonia (mgrompon@fq.edu.uy) ..................................................................16, 22, 28, 29, 30

Hernández, Ana (aherna@fq.edu.uy).................................................................................................................................3

Ibáñez, Claudia (cmibanes@gmail.com)........................................................................................................................10

Irazoqui, Gabriela (mgidrv@fq.edu.uy) ..................................................................................................................17, 24

Jachmanián, Iván (ijachman@fq.edu.uy)................................................................................................................16, 28

Manta, Carmen (cmanta@fq.edu.uy) ......................................................................................................................... 9, 25

32

Menéndez, Pilar (memendez@fq.edu.uy).....................................................................................................................25

Menéndez, Pilar (menendez@fq.edu.uy) ...............................................................................................................18, 19

Menes, Javier (jmenes@fq.edu.uy)...................................................................................................................................13

Miraballes, Iris (imirab@fq.edu.uy) ...................................................................................................................................5

Ovsejevi, Karen (kovsejev@fq.edu.uy)...................................................................................................................... 9, 25

Pandolfi, Enrique (epandolf@fq.edu.uy).......................................................................................................................26

Pianzzola, María Julia (mpianzzo@fq.edu.uy) .....................................................................................................11, 21

Rodriguez, Alejandra (ale@fq.edu.uy) ..............................................................................................................................4

Rodriguez, Paula (paurod@fq.edu.uy) ...........................................................................................................................25

Rodríguez, Sonia (soniar@fq.edu.uy) ..............................................................................................................17, 18, 25

Rufo, Caterina (crufo@fq.edu.uy).....................................................................................................................................18

Schapiro, Valeria (vschapir@fq.edu.uy) ........................................................................................................................26

Seoane, Gustavo (gseoane@fq.edu.uy) ..........................................................................................................................26

Siri, María Inés (msiri@fq.edu.uy) ...................................................................................................................................11

Soulé, Silvia (ssoule@fq.edu.uy) .......................................................................................................................................15

Tarlera, Silvana (starlera@fq.edu.uy) ............................................................................................................................13

Vázquez, Alvaro (avazquez@fq.edu.uy) ........................................................................................................................14

Vero, Silvana (svero@fq.edu.uy).................................................................................................................................. 9, 18