PROCEDIMIENTO ENZIMATICO PARA LA OBTENCION DEL ACIDO DOCOSAHEXAENOICOOMEGA-3 Y DEL ACIDO DOCOSAPENTAENOICO OMEGA-6, A PARTIR DE ACEITES VEGETALES, Y SUS PRODUCTOS.
Procedimiento enzimático para la obtención del ácido docosahexaenoico Omega-3 y ácido docosapentaenoico Omega-6,
a partir de aceites vegetales, y sus productos.El procedimiento enzimático para la obtención del ácido docosahexaenoico y del ácido docosapentaenoico de forma independiente, a partir de los precursores de la serie Omega-3 y Omega-6, el ácido a-linolénico y el linoléico, respectivamente. Los precursores proceden de aceites vegetales, lo que supone una ventaja económica frente a las técnicas empleadas actualmente. El invento se basa en el empleo de enzimas endógenas presentes en eucariotas superiores (5-desaturasa, 6-desaturasa y elongasa), y de dos enzimas presentes en unas microalgas marinas (elongasa y 4-desaturasa), dando como resultado una nueva ruta metabólica.Las enzimas son clonadas en vectores de expresión idóneos para la bacteria utilizada (E. Coli), de manera que obtenemos bacterias transformadas genéticamente con DNAs que codifican para las cinco enzimas. Tras la sobre-expresión y purificación de las enzimas, son inmovilizadas en columnas independientes, lo que permite la ejecución de la ruta metabólica de forma seriada
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200802066.
Solicitante: ZURKO RESEARCH S.L.
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: MADRID.
Inventor/es: ZALDIVAR,IRENE, GIOVANNINI,SABINA, MUÑOZ MONTAÑO,JUAN RAMON.
Fecha de Solicitud: 11 de Julio de 2008.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 25 de Marzo de 2011.
Clasificación Internacional de Patentes:
- C12N15/70 QUIMICA; METALURGIA. › C12 BIOQUIMICA; CERVEZA; BEBIDAS ALCOHOLICAS; VINO; VINAGRE; MICROBIOLOGIA; ENZIMOLOGIA; TECNICAS DE MUTACION O DE GENETICA. › C12N MICROORGANISMOS O ENZIMAS; COMPOSICIONES QUE LOS CONTIENEN; PROPAGACION, CULTIVO O CONSERVACION DE MICROORGANISMOS; TECNICAS DE MUTACION O DE INGENIERIA GENETICA; MEDIOS DE CULTIVO (medios para ensayos microbiológicos C12Q 1/00). › C12N 15/00 Técnicas de mutación o de ingeniería genética; ADN o ARN relacionado con la ingeniería genética, vectores, p. ej. plásmidos, o su aislamiento, su preparación o su purificación; Utilización de huéspedes para ello (mutantes o microorganismos modificados por ingeniería genética C12N 1/00, C12N 5/00, C12N 7/00; nuevas plantas en sí A01H; reproducción de plantas por técnicas de cultivo de tejidos A01H 4/00; nuevas razas animales en sí A01K 67/00; utilización de preparaciones medicinales que contienen material genético que es introducido en células del cuerpo humano para tratar enfermedades genéticas, terapia génica A61K 48/00; péptidos en general C07K). › Vectores o sistemas de expresión especialmente adaptados a E. coli.
- C12P7/64 C12 […] › C12P PROCESOS DE FERMENTACION O PROCESOS QUE UTILIZAN ENZIMAS PARA LA SINTESIS DE UN COMPUESTO QUIMICO DADO O DE UNA COMPOSICION DADA, O PARA LA SEPARACION DE ISOMEROS OPTICOS A PARTIR DE UNA MEZCLA RACEMICA. › C12P 7/00 Preparación de compuestos orgánicos que contienen oxígeno. › Grasas; Aceites; Ceras de tipo éster; Acidos grasos superiores, es decir, con una cadena lineal de al menos siete átomos de carbono unida a un grupo carboxilo; Aceites o grasas oxidadas.
Clasificación PCT:
- C12N15/70 C12N 15/00 […] › Vectores o sistemas de expresión especialmente adaptados a E. coli.
- C12P7/64 C12P 7/00 […] › Grasas; Aceites; Ceras de tipo éster; Acidos grasos superiores, es decir, con una cadena lineal de al menos siete átomos de carbono unida a un grupo carboxilo; Aceites o grasas oxidadas.
Fragmento de la descripción:
Procedimiento enzimático para la obtención del ácido docosahexaenoico Omega-3 y ácido docosapentaenoico Omega-6, a partir de aceites vegetales, y sus productos.
Sector de la técnica
La presente invención se refiere a un proceso biotecnológico enzimático empleado para la obtención del ácido docosahexaenoico, el cual formado por una cadena de 22 carbonos con seis dobles enlaces cis en las posiciones (4, 7, 10, 13, 16 y 19) (C22:64,7,10,13,16,19), y es principal ácido graso poli-insaturado de la serie Omega-3, a partir del precursor ácido α-linolénico presente en un alto porcentaje en diversos aceites vegetales. Así como el producto final de la serie Omega-6, el ácido docosapentaenoico Omega-6, el cual está formado por una cadena de 22 carbonos con cinco dobles enlaces cis en las posiciones (4, 7,10, 13 y 16) (C22:54,7,10,13,16), a partir del precursor de la ruta, el ácido linoleico, contenido en un alto porcentaje en aceites vegetales.
El objeto de la invención es, por tanto, proporcionar un nuevo método técnicamente viable y económicamente rentable para la obtención de los principales ácidos grasos esenciales, el ácido docosahexaenoico y el ácido docosapentaenoico Omega-6, mediante reacciones enzimáticas a partir de los precursores de la rutas de la series de los ácidos grasos Omega-3 y Omega-6. El invento se basa en el empleo de enzimas endógenas de eucariotas superiores, las cuales son comunes en las rutas metabólicas de los ácidos Omega-3 y 6, como son: 5-desaturasa, 6-desaturasa y una elongasa, y por otro lado dos enzimas procedentes de unas microalgas marinas (una elongasa y una 4-desaturasa), dando como resultado una nueva ruta metabólica mucho más eficaz y económica frente a las actuales.
El presente invento pretende solucionar el problema actual existente, nuestro organismo produce una muy baja cantidad de ácido docosahexaenóico a partir del precursor, el ácido α-linolénico, presente en la dieta (mayoritariamente tras la ingesta de pescado azul).
Actualmente se suceden dos situaciones opuestas, por un lado el ritmo de vida actual hace difícil la alimentación de forma equilibrada y por otro lado, la esperanza de vida media ha aumentado mucho en los últimos años, lo que hace que nos preocupemos por alcanzar una mejora en nuestra calidad de vida. Estas situaciones han impulsado la investigación en alimentos funcionales, en la industria farmacéutica, la cosmética, y otras industrias.
Los beneficios actuales asignados al ácido docosahexaenoico, hacen de este un producto con un gran potencial en diferentes industrias (alimentaria, ganadera, farmacéutica y/o cosmética).
La invención que aquí se describe, tiene como principal objetivo la obtención de un producto final con un gran valor añadido (el ácido docosahexaenoico), utilizando como punto de partida el precursor de la ruta metabólica
Por otro lado, el hecho de que la síntesis de los ácidos grasos de la serie Omega-3 y Omega-6, sean procesos interdependientes hace que ambas rutas sean motivo de estudio en dicha invención, ya que ambas rutas compiten por las mismas enzimas.
Las tecnologías a identificar para escalar la ruta metabólica a nivel industrial, vienen dadas en función de las propiedades químicas y bioquímicas de las diferentes enzimas, de manera que permanezcan inalterables tras su extrapolación a nivel industrial. El planteamiento industrial consistirá en sustituir las columnas en las cuales se van a inmovilizar las enzimas, por reactores, de manera que se puedan obtener cantidades elevadas tanto de los productos intermediarios de las rutas como de los productos finales, los ácidos docosahexaenoico y docosapentaenoico
Estado de la técnica
En el estudio del estado de la técnica se han identificado en las bases de datos de la oficina española de patentes y marcas, dos patentes que reflejan la importancia del uso ácido docosahexaenoico frente a diversas enfermedades.
1. Patente número: 200402057 con fecha de publicación 01.03.2006.
2. Patente número: 200202963 con fecha de publicación 16.06.2004.
En ambas patentes, se estudia la aplicación y el efecto que tiene la administración del ácido docosahexaenoico sobre diferentes enfermedades: fatiga crónica y lipodistrofia, en la primera de ellas se administra como aditivo alimenticio y en la segunda, como principio activo. Sin embargo, en ninguna de estas patentes se proponen estrategias diferentes a las actuales para mejorar el rendimiento en la obtención de DHA.
El ácido docosahexaenoico es un ácido graso altamente insaturado, ya que posee 6 dobles enlaces, pertenece a la familia de ácidos grasos poli-insaturados Omega-3 de cadena muy larga (superiores a 18 carbonos). Las funciones biológicas y los requerimientos nutricionales de este ácido graso han llamado poderosamente la atención en los últimos 10 ó 15 años. Los ácidos grasos Omega-3 y Omega-6 son considerados esenciales debido a que los mamíferos no pueden incorporar dobles enlaces en las posiciones 3 y 6 (considerando el grupo funcional carboxilo el extremo más alejado), por lo que estos ácidos grasos ó sus precursores deben ser adquiridos desde la dieta.
Los dos ácidos precursores (ácido linoleico C18:2 Omega-6 y el ácido α-linolénico C18:3 Omega-3) compiten por la misma enzima 6-desaturasa, sin embargo esta tiene mayor afinidad por el ácido α-linolénico. La relación ideal entre ácido linoleico y a-linolénico es de 5:1 a 15:1.
El hecho de que la síntesis de ácido docosahexaenóico, y en general de los ácidos grasos Omega-3 sea un proceso interdependiente de la síntesis de los ácidos grasos Omega-6, hace que sea necesario un mayor aporte en la ingesta del precursor ácido linoleico, este está presente en aceites vegetales y maíz. La dieta occidental actual se basa principalmente en un consumo masivo de aceites vegetales, carnes procedentes de cerdos y pollos alimentados con harinas de maíz y una reducción en la ingesta de pescado azul (rico en ácido docosahexaenóico procedente de algas y fitoplancton), el resultado es un aporte dietario mayoritariamente constituido por ácidos grasos Omega-6 y como consecuencia una inhibición en la síntesis de ácido docosahexaenóico y ácido eicosapentaenoico (C20:5), este último es un intermediario en la ruta metabólica para la obtención de ácido docosahexaenóico.
Cada día se conocen más los beneficios asociados con la ingesta del principal ácido graso Omega-3, el ácido docosahexaenoico. Existen un gran número de estudios que demuestran el papel del ácido docosahexaenoico en personas sanas (principal componente de las membranas celulares, de las membranas neuronales, así como de los fotorreceptores de la retina, componente esencial de la leche materna, fundamental durante la gestación para la adecuada formación del feto), así como los beneficios que supone su administración...
Reivindicaciones:
1. Procedimiento enzimático para la obtención de los ácidos grasos poli-insaturados de las series Omega-3 y Omega-6, a partir de los precursores de la serie Omega-3, el ácido α-linolénico, y de la serie Omega-6, el ácido linoleico, contenidos en un alto porcentaje de algunos aceites vegetales. Dicho procedimiento está caracterizado por el empleo de una ruta metabólica alternativa a las actuales, las tres primeras etapas y enzimas están presentes en diferentes organismos (mamíferos, hongos, algas, nematodos) y las dos últimas etapas y enzimas son específicas de un tipo concreto de algas marinas. Para la ejecución del procedimiento enzimático, las tres primeras enzimas (6-desaturasa; elongasa, 5-desaturasa) procedentes de mamíferos y/o microalgas y las dos últimas enzimas (elongasa y 4-desaturasa) procedentes de microalgas, son donadas en vectores de expresión procariotas y/o eucariotas independientes.
Procedimiento enzimático que comprende las siguientes reacciones seriadas (figura 1):
2. Procedimiento enzimático para la obtención de los ácidos grasos poli-insaturados de las series Omega-3 y Omega-6, según reivindicación 1, caracterizado por el uso de enzimas sobre-expresadas y purificadas a partir de las bacterias y/o levaduras transformadas con vectores de expresión adecuados que contienen las secuencias de las diferentes enzimas que actúan en la ruta metabólica.
3. Procedimiento enzimático para de los ácidos grasos poli-insaturados de las series Omega-3 y Omega-6, según reivindicación 1, caracterizado por el uso de enzimas inmovilizadas individualmente en columnas, así como en otros sistemas de inmovilización (soportes, células procariotas y/o eucariotas) adecuadas a su tamaño y composición.
4. Productos y subproductos correspondientes a los ácidos grasos poli-insaturados de las series Omega-3 y Omega-6 obtenidos mediante el procedimiento enzimático a partir de los precursores de las series Omega-3 y Omega-6, según reivindicación 1, con propiedades afines a los productos existentes en el mercado.
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