Dra. Valentina González, académica del Departamento de Química y Medio Ambiente de la Sede Viña del Mar, investiga nuevas técnicas de bioconversión de la queratina para nuevas aplicaciones de esta proteína.   

Por María José Aragonés G. | Periodista Dirección General de Investigación, Innovación y Emprendimiento.   

La industria avícola nacional produce anualmente cerca de 50 mil toneladas de plumas, según datos estadísticos, por lo cual la gestión de este residuo es clave para sus productores. Debido a que las plumas contienen entre un 80% y 90% de queratina, las empresas productoras reutilizan este material para hacer harina de plumas, una fuente de proteína rica en aminoácidos y péptidos que se utiliza como ingrediente nutricional en alimentos para animales.  

Precisamente este es el escenario que la Dra. Valentina González ha decidido profundizar en su proyecto de investigación Fondecyt Postdoctoral de ANID, llevado a cabo en el Centro de Biotecnología “Dr. Daniel Alkalay Lowitt” (CBDAL), donde a través de bacterias del género Streptomyces ha podido generar nuevas estrategias de bioconversión para tratar los residuos de plumas y lograr una extracción de queratina de manera más refinada.   

 “Esta fuente de proteína tiene aplicaciones bastante novedosas como, por ejemplo, la fabricación de biomateriales en base a queratina que pueden ser utilizados en el área biomédica o incluso cosmética, donde los hidrolizados de queratina podrían emplearse para producir cremas ricas en este componente”, explica la investigadora.   

 La bacteria es responsable de romper, a través de enzimas, la estructura de las plumas y el resultado de este proceso es la obtención de un “hidrolizado proteico de queratina” que tendría gran potencial comercial, por ejemplo, para la producción de biofertilizantes ofreciendo una alternativa ecológica para mejorar la fertilidad del suelo.
 

Por otro lado, al utilizar las enzimas, sin la bacteria, se obtendría una versión más limpia de este producto especial para uso cosmético, donde la hidrólisis de la queratina es crucial para este rubro. “Otras aplicaciones más novedosas son encontradas en biomedicina, donde los hidrolizados de queratina podrían ser utilizados para la producción de biomateriales compatibles y biodegradables para la regeneración de tejidos o para la creación de nanopartículas de queratina para la entrega y liberación de fármacos”, comenta la Dra. Valentina González.    

Esta nueva estrategia de degradación es muy novedosa, puesto que se centra en el uso de enzimas que no han sido identificadas en otras bacterias degradadoras de queratina. “La pluma, al estar constituida de queratina, una proteína con una estructura química extremadamente compleja y con un alto número de enlaces disulfuro difíciles de romper, presenta una gran resistencia a la degradación. En este contexto, mi trabajo es descifrar que ocurre en esa caja negra para revelar el misterio del proceso de degradación que lleva a cabo esta bacteria marina, y así identificar las enzimas responsables de romper su estructura”.  

Degradación más eficiente   

 Actualmente la investigadora ha estado trabajando con plumas de pavo, no obstante, “las plumas no varían mucho en estructura química entre gallinas o pavos, puesto que la composición de aminoácidos es similar, por lo cual los resultados de esta investigación son aplicables a otras plumas”.   

 La investigación del mecanismo utilizado por esta bacteria se llevó a cabo gracias a un análisis proteómico, que permitió identificar las enzimas clave, más abundantes, capaces de romper los enlaces disulfuro y los enlaces peptídicos de la queratina. De esta forma, uno de los principales objetivos de su estudio postdoctoral es “sobreexpresar tales enzimas”, utilizando técnicas de ingeniería genética, lo cual le permitirá sobreproducir aquellas enzimas que degradan las plumas para que este proceso sea más eficiente.   

 “Este trabajo posee un gran potencial y novedad tecnológica, pues además de permitir una mejor comprensión del mecanismo de degradación de la queratina mediada por una bacteria marina, permitirá diseñar un proceso sostenible para la valorización de residuos de plumas, que finalmente podrán ser utilizados para obtener productos de alto o bajo valor agregado”, zanja la Dra. González.