El hallazgo del CeBiB, publicado en Protein Science, identifica una enzima bacteriana capaz de degradar PET y abre nuevas posibilidades para la biotecnología ambiental y la economía circular.

Investigadores del Centro de Biotecnología y Bioingeniería (CeBiB) de la Universidad de Chile identificaron una enzima bacteriana del desierto de Atacama capaz de degradar tereftalato de polietileno (PET), uno de los plásticos más utilizados en botellas, envases y fibras textiles.

El estudio, publicado en la revista científica Protein Science, identificó y caracterizó la enzima PETS26b, que proviene de microorganismos adaptados a las condiciones extremas del desierto de Atacama. El hallazgo confirma el potencial de estos microorganismos como fuente de nuevas herramientas biotecnológicas.

La investigación también entrega una conclusión relevante sobre el origen de esta capacidad. Los resultados sugieren que PETS26b no evolucionó específicamente para degradar plástico, sino que podría tratarse de una función preexistente que permite a la enzima actuar sobre distintos tipos de sustratos.

Una búsqueda en el desierto más árido

El PET se utiliza ampliamente en botellas, envases y textiles, pero su alta durabilidad hace que persista durante largos períodos en el ambiente. Aunque desde hace dos décadas se conocen enzimas capaces de degradarlo, todavía existen preguntas sobre su evolución, funcionamiento y potencial de aplicación.

Para profundizar en estas interrogantes, el equipo dirigido por el investigador Sebastián Rodríguez concentró su búsqueda en microorganismos del desierto de Atacama, uno de los ambientes más extremos del planeta.

“Una de las formas más eficientes para encontrar compuestos novedosos, por ejemplo antibióticos, anticancerígenos o enzimas, es recurrir a microorganismos que habiten ambientes extremos, como grandes profundidades marinas, la Antártica, el Desierto de Atacama (…) o incluso el planeta Marte, que es nuestra próxima apuesta”, explicó Juan Asenjo, investigador principal y director del CeBiB.

Las condiciones del Atacama —marcadas por la extrema aridez, alta radiación, elevadas concentraciones de sales y temperaturas variables— convierten a sus microorganismos en una fuente de interés para la búsqueda de moléculas con características poco comunes.

PETS26b destacó entre 27 candidatas

Mediante un análisis bioinformático, los investigadores identificaron 27 enzimas putativas presentes en genomas de microorganismos del desierto de Atacama. Luego seleccionaron las candidatas con mayor potencial para producirlas y caracterizarlas experimentalmente.

Entre ellas, PETS26b mostró la mayor actividad inicial sobre ésteres sintéticos y PET en polvo, por lo que el equipo decidió estudiarla con mayor profundidad.

“Entre ellas, la PETS26b destacó por mostrar una mayor actividad en la degradación de ésteres sintéticos y de PET en polvo en ensayos iniciales. Este desempeño superior nos llevó a priorizarla y profundizar en su estudio”, señaló Sebastián Rodríguez, autor principal de la investigación.

Los experimentos confirmaron que PETS26b puede degradar PET y compuestos derivados de este polímero. Para los investigadores, este resultado demuestra el potencial de estas enzimas como biocatalizadores para futuros procesos de degradación o valorización de residuos plásticos.

“Este hallazgo refuerza el potencial de estas enzimas como biocatalizadores en procesos de degradación o valorización de residuos plásticos, abriendo la puerta a futuras aplicaciones en biotecnología ambiental y economía circular”, agregó Rodríguez.

La enzima no evolucionó para degradar plástico

Uno de los resultados más interesantes de la investigación fue determinar que la función original de PETS26b probablemente no está relacionada con los plásticos.

El PET es un material relativamente reciente desde una perspectiva evolutiva. Por ello, resulta poco probable que una enzima proveniente de un ambiente con baja intervención humana haya evolucionado específicamente para procesarlo.

“Esta observación nos llevó a plantear que su función original debía estar asociada a otros sustratos naturales”, explicó Rodríguez.

Para comprobarlo, el equipo analizó el contexto genómico de PETS26b. Los genes cercanos estaban principalmente relacionados con el metabolismo de carbohidratos, lo que sugiere que la enzima podría participar en procesos de desacetilación vinculados con la degradación de biomasa vegetal.

Este resultado apunta a un fenómeno conocido como promiscuidad enzimática, es decir, la capacidad de una enzima para actuar sobre diferentes sustratos.

“Uno de los principales aprendizajes de este estudio es que la capacidad de degradar PET no necesariamente surge como una adaptación directa a este material, sino como consecuencia de la promiscuidad enzimática”, explicó el investigador.

Esta característica podría ser especialmente relevante para la biotecnología, ya que enzimas que originalmente procesan compuestos naturales pueden también reconocer y transformar materiales sintéticos.

Una oportunidad para la economía circular

PETS26b también presenta características compatibles con enzimas adaptadas a bajas temperaturas. De acuerdo con los investigadores, esta adaptación puede entregar mayor flexibilidad estructural y favorecer su acción sobre distintos sustratos.

Esta propiedad abre una línea de interés para futuras aplicaciones, especialmente en procesos donde no resulta conveniente utilizar altas temperaturas.

Sin embargo, los investigadores enfatizan que el hallazgo corresponde a una etapa de investigación básica. Se requieren nuevos estudios para determinar cómo optimizar la enzima, evaluar su rendimiento en distintas condiciones y establecer su eventual aplicación a mayor escala.

Investigación con colaboración internacional

El estudio también fue posible gracias a una colaboración internacional que permitió avanzar desde la identificación de las enzimas hasta su producción y caracterización.

Una parte del trabajo se desarrolló en Austria, donde se utilizaron técnicas de síntesis y expresión de proteínas para mejorar la producción enzimática. En Dinamarca, el equipo profundizó en la caracterización de PETS26b y en los factores que influyen en la degradación enzimática de los plásticos.

“La colaboración con el grupo de la profesora Brigitte Gasser en BOKU, en Viena, fue fundamental para expresar nuestras enzimas en la levadura Pichia pastoris, un huésped muy eficiente y escalable”, explicó Asenjo.

El investigador agregó que la profesora Anne Meyer, del DTU en Dinamarca, aportó su experiencia en el estudio del efecto de la cristalinidad de los plásticos sobre su degradación enzimática. Como parte de esta colaboración, un estudiante doctoral del equipo realizó una pasantía de varios meses en su laboratorio.

El hallazgo de PETS26b demuestra el potencial científico de la biodiversidad microbiana del desierto de Atacama y refuerza la importancia de estudiar los ecosistemas extremos de Chile.

Para el CeBiB, la investigación muestra cómo el conocimiento generado a partir de ecosistemas únicos del país puede contribuir a enfrentar desafíos ambientales y productivos, al mismo tiempo que fortalece la colaboración científica entre instituciones nacionales e internacionales.