Una nueva enzima hallada en las bacterias intestinales podría revolucionar la investigación de prebióticos

Las cadenas de carbohidratos, o glicanos, son compuestos complejos similares a los azúcares que desempeñan papeles importantes en varios procesos y estructuras biológicas de nuestro cuerpo. Los galactósidos son un tipo de glicano que se encuentra en plantas, animales y microorganismos. 

Por ejemplo, los galactósidos están presentes en las paredes celulares de las plantas y en ciertos tipos de azúcares beneficiosos conocidos como oligosacáridos prebióticos, que favorecen la salud intestinal. Muchos glicanos que contienen galactosa también se añaden a alimentos procesados ​​como el zumo y la leche en polvo debido a sus posibles beneficios para la salud. Estudiar las enzimas que descomponen estos glicanos es esencial para comprender sus mecanismos prebióticos y para mejorar la forma en que se pueden utilizar en alimentos y productos para la salud.

Las β-galactosidasas son enzimas que liberan galactosa a partir de los galactósidos. Sin embargo, existen diferentes β-galactosidasas que se dirigen a galactósidos específicos. Estas enzimas se encuentran en los intestinos de los mamíferos, como en la bacteria intestinal humana Bifidobacterium , que ayuda a digerir carbohidratos complejos. Estudios recientes han demostrado que otra bacteria intestinal, Bacteroides xylanisolvens, tiene el potencial de utilizar una amplia gama de carbohidratos, aunque se sabe poco sobre sus capacidades exactas.

En un estudio pionero, un equipo de investigación de Japón descubrió una nueva enzima β-galactosidasa en B. xylanisolvens. Esta enzima ataca específicamente a glicanos únicos que contienen galactosa y que pueden poseer propiedades prebióticas.

Produccion enzimatica de glicanos: ¿el futuro de las mejoras en salud?

Al hablar sobre la motivación detrás de su estudio, uno de los investigadores explica que "aunque existen numerosos tipos de glicanos con estructuras diversas y complejas, muchos de ellos aún tienen una funcionalidad y usos potenciales desconocidos. Dado que las enzimas son esenciales para la síntesis de glicanos, la búsqueda de nuevas enzimas es extremadamente importante. Nuestra nueva enzima podría usarse para sintetizar grandes cantidades de glicanos únicos con propiedades prebióticas que pueden ser beneficiosas para la salud humana".

B. xylanisolvens contiene múltiples genes que codifican β-galactosidasas. Los investigadores identificaron que uno de estos genes, Bxy_22780 , codifica una nueva β-galactosidasa. Inicialmente, la enzima no mostró actividad hacia los β-galactósidos naturales. Sin embargo, cuando se llevaron a cabo reacciones en presencia de un mutante nucleófilo, fluoruro de α-D-galactosilo (α-GalF) como sustrato donante y galactosa o D-fucosa como sustrato aceptor, el equipo detectó con éxito los productos de reacción. Los estudios de resonancia magnética nuclear confirmaron que el disacárido producido en las reacciones era β-1,2-galactobiosa.

Estudios posteriores sobre la especificidad de la enzima Bxy_22780 revelaron que es altamente específica para los galactooligosacáridos (GOS), que son una mezcla de oligosacáridos con varios enlaces. Cabe destacar que esta enzima se dirige exclusivamente a los GOS que tienen un tipo específico de enlace químico, llamado enlaces β-1,2-galactosídicos. 

"Los β-1,2-galactooligosacáridos y sus enzimas son poco conocidos. Nuestro descubrimiento es un paso crucial hacia la comprensión de las funciones de estos glicanos únicos, cuyas funciones son en gran parte desconocidas", apuntan.  

Según cuentan los autores, aunque actualmente no hay evidencia de que los β-1,2-galactooligosacáridos posean propiedades prebióticas, tienen potencial en este sentido. Esta enzima también podría abrir nuevas vías terapéuticas para tratar enfermedades como la enfermedad de Chagas, causada por un parásito que produce glicanos que contienen estas estructuras. Por lo tanto, "esta nueva enzima no solo podría ayudar a mejorar la salud intestinal humana, sino también contribuir al desarrollo de nuevos medicamentos que salven vidas", subrayan. 

El descubrimiento de Bxy_22780 marca un avance significativo en la investigación sobre prebióticos y abre oportunidades interesantes para mejorar la salud humana. Esta enzima podría impulsar el desarrollo de productos prebióticos innovadores para mejorar la salud intestinal y apoyar las funciones digestivas, lo que ofrece nuevas oportunidades en las industrias de alimentos y suplementos.