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La implementación de prácticas virtuales mediante plataformas de simulación experimental en los estudios de máster en el área de la Biotecnología y otras áreas afines de grado, con el fin de avanzar en la digitalización e internacionalización de las asignaturas, evaluando diferentes recursos de varias plataformas comerciales y abiertas

Many intercellular communication processes, known as quorum sensing (QS), are regulated by the autoinducers N-acyl-L-homoserine lactones (AHLs) in Gram-negative bacteria. The inactivation of these QS processes using different quorum quenching (QQ) strategies, such as enzymatic degradation of the autoinducers or the receptor blocking with non-active analogs, could be the basis for the development of new antimicrobials. This study details the heterologous expression, purification, and characterization of a novel N-acylhomoserine lactone acylase from Actinoplanes utahensis NRRL 12052 (AuAHLA), which can hydrolyze different natural penicillins and N-acyl-homoserine lactones (with or without 3-oxo substitution), as well as synthesize them. Kinetic parameters for the hydrolysis of a broad range of substrates have shown that AuAHLA prefers penicillin V, followed by C12-HSL. In addition, AuAHLA inhibits the production of violacein by Chromobacterium violaceum CV026, confirming its potential use as a QQ agent. Noteworthy, AuAHLA is also able to efficiently synthesize penicillin V, besides natural AHLs and phenoxyacetyl-homoserine lactone (POHL), a nonnatural analog of AHLs that could be used to block QS receptors and inhibit signal of autoinducers, being the first reported AHL acylase capable of synthesizing AHLs., Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO), Sección Deptal. de Bioquímica y Biología Molecular (Biológicas), Fac. de Ciencias Biológicas, TRUE, pub

Con objeto de fomentar el aprendizaje activo en el laboratorio de Bioquímica BBM1, se diseñaron, emplearon y evaluaron una serie de actividades y herramientas: (i) test pre-laboratorio, realizados mediante la aplicación Socrative; (ii) herramientas de apoyo al aprendizaje autónomo del estudiante, relacionadas con la elaboración del cuaderno de laboratorio y los procesos de evaluación; (iii) actividades formativas complementarias, tales como el desarrollo de un mini-congreso y una visita a las instalaciones del Departamento. El objetivo final del proyecto es que el estudiante entienda de verdad lo que hace en el laboratorio y sea capaz de aplicar lo que ha aprendido a nuevas situaciones.

Application of polyester-degrading enzymes should be considered as an eco-friendly alternative to chemical recycling due to the huge plastic waste disposal nowadays. Many hydrolases from several fungi and bacteria have been discovered and successfully evaluated for their activity towards different aliphatic polyesters (PHA, PBS, PBSA, PCL, PLA), aromatic polyesters (PET, PBT, PMT) as well as their co-polyesters (PBST, PBAT, PBSTIL). This revision gives an up-to-date overview on the main biochemical features and biotechnological applications of those reported enzymes which are able to degrade polyester-based plastics, including different microbial polyester depolymerases, esterases, cutinase-like enzymes and lipases. Summarized information includes available protein sequences with the corresponding accession numbers deposited in NCBI server, 3D resolved structures, and data about optimal conditions for enzymatic activity and stability of many of these microbial enzymes that would be helpful for researchers in this topic. Although screening and identification of new native polyester hydrolases from microbial sources is undeniable according to literature, we briefly highlight the importance of the design of improved enzymes towards recalcitrant aromatic polyesters through different approaches that include site-directed mutagenesis and surface protein engineering., Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO), Polish National Agency for Academic Exchange, Sección Deptal. de Bioquímica y Biología Molecular (Biológicas), Fac. de Ciencias Biológicas, TRUE, pub

Quorum sensing (QS) is a mechanism dependent on bacterial density. This coordinated process is mediated by the synthesis and the secretion of signal molecules, called autoinducers (AIs). N-acyl-homoserine lactones (AHLs) are the most common AIs that are used by Gram-negative bacteria and are involved in biofilm formation. Quorum Quenching (QQ) is the interference of QS by producing hydrolyzing enzymes, among other strategies. The main objective of the present study was to identify QS and QQ strains from MBR wastewater treatment plants. A total of 99 strains were isolated from two Spanish plants that were intended to treat leachate from municipal solid waste. Five AHL producers were detected using AHL biosensor strains (Chromobacterium violaceum CV026 and Agrobacterium tumefaciens NT1). Fifteen strains of seventy-one Gram-positive were capable of eliminating or reducing at least one AHL activity. The analysis of 16S rRNA gene sequence showed the importance of the Pseudomonas genus in the production of biofilms and the relevance of the genus Bacillus in the disruption of the QS mechanism, in which the potential activity of lactonase or acylase enzymes was investigated with the aim to contribute to solve biofouling problems and to increase the useful lifespan of membranes., Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN), URBASER S.A., Depto. de Genética, Fisiología y Microbiología, Sección Deptal. de Bioquímica y Biología Molecular (Biológicas), Fac. de Ciencias Biológicas, TRUE, pub

El carácter eminentemente práctico de la asignatura “Laboratorio de Bioquímica y Biología Molecular I“ del segundo curso del grado en Bioquímica, es un escenario ideal para el desarrollo de nuevas metodologías que favorezcan el aprendizaje. Nuestro equipo de trabajo (docentes, técnicos y cuatro alumnos de cursos superiores) ha realizado diferentes actividades con el objetivo final de MEJORAR las habilidades de comunicación del alumno y la experiencia adquirida mediante diferentes metodologías: una jornada tipo Congreso, un blog científico, visitas guiadas por los técnicos y varios juegos científicos. Los resultados muestran una alta participación e implicación del alumnado: en el Congreso el 77% del alumnado ha presentado alguna aportación como póster o vídeo de modo voluntario, y en las visitas y juego que eran voluntarias, la participación fue del 99%. Con estas actividades los alumnos han mejorado sus competencias en cuanto a inglés científico, habilidades de comunicación y su proyección científica.

Proyecto de innovación realizado en el curso 16-17 en la asignatura del laboratorio integrado BBM1 del segundo curso del grado de Bioquimica de la UCM.

Actualmente la secuenciación y el consecuente depósito en bases de datos públicas de genomas bacterianos han incrementado de manera exponencial y constituye una herramienta inevitable en la investigación básica y aplicada. Sin embargo, la elucidación de la información encriptada en sus secuencias codificantes aunado a las particularidades de cada microorganismo, constituyen las barreras a ser superadas por parte de los investigadores, para lo cual estudios bioinformáticos integrados con evidencias experimentales son ineludibles de abordar en el laboratorio. En particular, es menester reconocer la versatilidad que ostentan las bacterias Gram-positivas y sus implicaciones que trascienden los entornos naturales y se inmiscuyen cada vez más en procesos biotecnológicos. Por tal motivo, en el presente estudio se secuenciaron los genomas de las cepas bacterianas Streptomyces lavendulae ATCC 13664 y Actinoplanes utahensis NRRL 12052, gracias a lo cual se logró determinar múltiples características de dichos microorganismos. En este sentido, el presente estudio logró determinar con base en la secuencia del 16S rRNA, al igual que con fundamento en una comparación de todo el genoma frente a una base de datos local de genomas, que la cepa de S. lavendulae se encuentra mal asignada y por lo tanto debería ser reasignada como una nueva especie, dado que fue detectada filogenéticamente cerca a otras especies de S. lavendulae, y en contraste dicha cepa se localiza aún más cerca de otras especies de S. griseus. Igualmente, dentro del genoma de A. utahensis resalta la detección de una acil-homoserin lactona acilasa (AuAHLA) putativa, la cual es documentada por primera vez en este estudio. Los análisis bioinformáticos desarrollados destacaron que dicha enzima presenta características similares a la aculeacin A acilasa (AuAAC) de A. utahensis y a la penicilina V acilasa (SlPVA) de S. lavendulae. Igualmente, cabe mencionar que no fue detectada la equinocandina B (ECB) deacilasa transmembr, Nowadays sequencing and consequent deposit in public data bases of bacterial genomes have been increased exponentially and constitutes an inevitable tool in basic and applied research. However, the elucidation of the encrypted information along their coding sequences and the particularities of each microorganism are barriers to be overcome by the researcher. Thus, bioinformatic studies integrated with experimental evidences are inescapably addressed in the laboratory. In particular, it is important to mention the versatility that holds the Gram-positive bacteria and its implications that transcends natural environments and interferes time after time in biotechnological processes. For this reason, in this study the genomes of the bacterial strains Streptomyces lavendulae ATCC 13664 and Actinoplanes utahensis NRRL 12052 were sequenced, and thanks to this information, it was possible to determine several features from those microorganisms. In this sense, the analysis of the 16S rRNA sequence as well as the comparison of the whole genome against a local database of genomes suggests that the strain of S. lavendulae is misassigned and should be assigned as a new specie, because despite the fact that it was detected phylogenetically close to other strains of S. lavendulae, it was located closer to other S. griseus species. Likewise, within the genome of A. utahensis highlights the presence of acyl-homoserine lactone acylase (AuAHLA), which is reported here for the first time. The bioinformatic analyses developed emphasizes that this enzyme had similar characteristics with respect to aculeacin A acylase (AuAAC) from A. utahensis and penicillin V acylase (SlPVA) from S. lavendulae. Surprisingly, it is noteworthy to mention that the transmembrane echinocandin B (ECB) deacylase was not detected within the genome of A. utahensis. Information about ECB deacylase reported by other authors and its sequence differs slightly with respect to AuAAC. Although the sequence of ECB deacyl

From an industrial point of view, biocatalysis is particularly important in the production of active pharmaceutical ingredients (APIs), offering increasingly high demands for regio-, stereo,- and enantioselectivity of drugs. Biocatalytic processes are more ecofriendly, sustainable, and profitable, and hence biocatalysis is proving to be key for the development of the so-called bioeconomy. Thus, in the manufacturing of APIs, as either pharmaceutical products or intermediates, biocatalysis is considered as a “green” technology to efficiently discriminate between isomers in a racemic mixture under mild conditions, compared to chemical salt resolutions which may involve contaminants and are expensive. In addition to enantioselectivity, regioselectivity on complex molecules is another inherent feature of chemoenzymatic processes, which avoids the need of protecting groups, and reduces the number of synthetic steps. Finally, biocatalysis can also be used to produce achiral APIs where classical chemical methods are too complicated. Therefore, a huge number and quantity of enzymes are now available in the market (Reetz, 2013). Although isolated enzymes are mainly chosen for their simple implementation in biocatalyzed processes, whole-cell biotransformations are generally preferred for complex reactions involving more than one enzyme or cofactor, or for reactions where enzymes are not suitable for isolation. We herein provide examples of the application of isolated enzymes (wild-type or mutants) and whole cells, either in soluble or immobilized form, in the synthesis of some valuable APIs.

[ES]: Lactobacillus plantarum se encuentra presente en una gran variedad de sustratos vegetales y productos agroalimentarios donde los compuestos fenólicos son abundantes y tienen gran importancia por su influencia en las características nutricionales y sensoriales de estos sustratos. Los ácidos hidroxicinámicos (C6‐C3) son un importante grupo de fenoles de bajo peso molecular, entre los que destacan los ácidos cumárico, cafeico y ferúlico. Respecto a la capacidad metabólica de L. plantarum frente a estos fenoles recientemente el grupo de Biotecnología Bacteriana del ICTAN ha identificado las reductasas implicadas en dicho metabolismo, que incluyen las enzimas Lp_1424 y Lp_1425. Este trabajo pretende ampliar el conocimiento estructural de dichas enzimas, Lp_1424 y Lp_1425, de L. plantarum WCFS1 las cuales son responsables de la reducción del ácido p-cumarico a su correspondiente ácido fenilpropiónico. Para ello se han estudiado diferentes construcciones de ambas proteínas, con las que se ha podido determinar que el módulo Lp_1425FAD es monomérico en solución y une FAD, por lo que estructuralmente es un dominio, es decir, una unidad de plegamiento independiente. Además, se ha podido determinar que la asociación entre Lp_1424 y Lp_1425 se produce a través del módulo amino terminal flavodoxina de ésta última, siendo un dímero estable en solución., [EN]:Lactobacillus plantarum is present in a wide variety of plant substrates and agri-food products where phenolic compounds are abundant and have great importance for their influence on the nutritional and sensory characteristics of these substrates. Hydroxycinnamic acids (C6-C3) are an important group of low molecular weight phenols, including coumaric, caffeic and ferulic acids. Regarding the metabolic capacity of L. plantarum in relation to these phenols recently, the Bacterial Biotechnology group of the ICTAN has identified the reductases involved in this metabolism, including the enzymes Lp_1424 and Lp_1425. This work aims to expand the structural knowledge of these enzymes, Lp_1424 and Lp_1425, from L. plantarum WCFS1 which are responsible for the reduction of p-coumaric acid to its corresponding phenylpropionic acid. In orther to this, different constructions of both proteins have been studied, with which it has been possible to determine that the Lp_1425FAD module is monomeric in solution and binds FAD, so that it is structurally a domain, that is, an independent folding unit. In addition, it has been determined that the association between Lp_1424 and Lp_1425 is produced through the flavodoxine amino terminal module of the latter, being a solution-stable dimer.

The immobilization of Bacillus psychrosaccharolyticus nucleoside 2 -deoxyribosyltransferase was deeply investigated and finally optimized. The best immobilization procedure resulted to be ionic adsorption on PEI 600 Da agarose followed by crosslinking with 70% oxidized dextran (20 kDa). The percentage of recovered activity was further improved (from 21% to 33%) by the addition of 20% glycerol to the immobilization mixture. The resulting biocatalyst showed a stability profile similar to that of the soluble enzyme and it was used for the preparative synthesis oftrifluridine and decytabine obtaining conversions ranging from 50% to 76%., Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN), Comunidad de Madrid, Sección Deptal. de Bioquímica y Biología Molecular (Biológicas), Fac. de Ciencias Biológicas, TRUE, pub

Actualmente la secuenciación y el consecuente depósito en bases de datos públicas de genomas bacterianos han incrementado de manera exponencial y constituye una herramienta inevitable en la investigación básica y aplicada. Sin embargo, la elucidación de la información encriptada en sus secuencias codificantes aunado a las particularidades de cada microorganismo, constituyen las barreras a ser superadas por parte de los investigadores, para lo cual estudios bioinformáticos integrados con evidencias experimentales son ineludibles de abordar en el laboratorio. En particular, es menester reconocer la versatilidad que ostentan las bacterias Gram-positivas y sus implicaciones que trascienden los entornos naturales y se inmiscuyen cada vez más en procesos biotecnológicos. Por tal motivo, en el presente estudio se secuenciaron los genomas de las cepas bacterianas Streptomyces lavendulae ATCC 13664 y Actinoplanes utahensis NRRL 12052, gracias a lo cual se logró determinar múltiples características de dichos microorganismos. En este sentido, el presente estudio logró determinar con base en la secuencia del 16S rRNA, al igual que con fundamento en una comparación de todo el genoma frente a una base de datos local de genomas, que la cepa de S. lavendulae se encuentra mal asignada y por lo tanto debería ser reasignada como una nueva especie, dado que fue detectada filogenéticamente cerca a otras especies de S. lavendulae, y en contraste dicha cepa se localiza aún más cerca de otras especies de S. griseus. Igualmente, dentro del genoma de A. utahensis resalta la detección de una acil-homoserin lactona acilasa (AuAHLA) putativa, la cual es documentada por primera vez en este estudio. Los análisis bioinformáticos desarrollados destacaron que dicha enzima presenta características similares a la aculeacin A acilasa (AuAAC) de A. utahensis y a la penicilina V acilasa (SlPVA) de S. lavendulae. Igualmente, cabe mencionar que no fue detectada la equinocandina B (ECB) deacilasa transmembr

Este proyecto persigue fomentar la adquisición de conocimientos y habilidades en el laboratorio de Bioquímica combinando estrategias multimedia con el aprendizaje cooperativo centrado en el alumno y haciendo hincapié en la adaptación al inglés de los contenidos. Para ello se proponen tres estrategias didácticas complementarias para potenciar el aprendizaje autónomo del alumno en la asignatura: adaptación de parte de los contenidos de la materia al inglés, visualización de vídeos docentes elaborados para este proyecto (preparación de tampones, preparación de diluciones y realización de tablas de pipeteo) así como cuestiones test relacionados con el vídeo y la realización de un congreso en donde se presentan los trabajos realizados por los alumnos en formato póster o vídeo.

Here, we describe the draft genome sequence of Actinoplanes utahensis NRRL 12052, a filamentous bacterium that encodes an aculeacin A acylase and a putative N-acyl-homoserine lactone acylase of biotechnological interest. Moreover, several nonribosomal peptide synthase (NRPS) and polyketide synthase (PKS) clusters and antibiotic resistance genes have been identified., Comunidad de Madrid, Sección Deptal. de Bioquímica y Biología Molecular (Biológicas), Fac. de Ciencias Biológicas, TRUE, pub

The pva gene from Streptomyces lavendulae ATCC 13664, encoding a novel penicillin V acylase (SlPVA), has been isolated and characterized. The gene encodes an inactive precursor protein containing a secretion signal peptide that is activated by two internal autoproteolytic cleavages that release a 25-amino-acid linker peptide and two large domains of 18.79 kDa (_-subunit) and 60.09 kDa (_-subunit). Based on sequence alignments and the three-dimensional model of SlPVA, the enzyme contains a hydrophobic pocket involved in catalytic activity, including Ser_1, His_23, Val_70, and Asn_272, which were confirmed by site-directed mutagenesis studies. The heterologous expression of pva in S. lividans led to the production of an extracellularly homogeneous heterodimeric enzyme at a 5-fold higher concentration (959 IU/liter) than in the original host and in a considerably shorter time. According to the catalytic properties of SlPVA, the enzyme must be classified as a new member of the Ntn-hydrolase superfamily, which belongs to a novel subfamily of acylases that recognize substrates with long hydrophobic acyl chains and have biotechnological applications in semisynthetic antifungal production., Ministerio de Ciencia e Innovación (MICINN), Ministerio de Educación y Ciencia, Sección Deptal. de Bioquímica y Biología Molecular (Biológicas), Fac. de Ciencias Biológicas, TRUE, pub

Este informe corresponde a un proyecto de innovación educativa de la UCM. En la realización del proyecto, se han abierto vías para adaptar al inglés la asignatura "Laboratorio de Bioquímica y Biología Molecular I" correspondiente al segundo curso del grado de Bioquímica. El INGLÉS es el idioma por excelencia en las comunicaciones científicas tanto orales (congresos, conferencias) como escritas (artículos, informes científicos). Esta competencia comunicativa es por tanto imprescindible para los alumnos del grado de BIOQUÍMICA, ya que les permitirá desenvolverse con soltura en el ámbito de su profesión.

Muchos fármacos sintéticos se emplean como mezclas racémicas, aunque el efecto terapéutico sólo resida en uno de los enantiomeros. Un ejemplo lo encontramos en los antiinflamatorios no esteroidicos de la familia de los ácidos 2-aril propiónicos, donde sólo el isómero s(+) es activo. La industria farmacéutica se ha planteado sustituir la síntesis asimétrica de los isómeros s(+), que es cara y poco eficaz, por la resolución enzimática de las mezclas racémicas mediante el empleo de lipasas. Pero estas lipasas se deben inmovilizar para disponer de biocatalizadores estables y activos durante mucho tiempo, y que se puedan reutilizar, de tal forma que el proceso biotecnológico sea rentable. Para ello, se ha procedido a la obtención de derivados inmovilizados de lipasa comercial de C. rugosa y de lipasa b de C. antarctica activos y estables, por unión covalente a soportes con buenas propiedades mecánicas. Estos derivados se han empleado en la esterificación de los ácidos 2-aril propiónicos en el seno de un medio orgánico, y se han analizado los factores que influyen en la reacción: el tipo de disolvente, tipo de alcohol, la estructura del ácido y las variables técnicas del proceso (temperatura, agitación, relación molar ácido/alcohol, cantidad de biocatalizador y agua en el medio). A continuación, se ha estudiado la estereoselectividad de las esterificaciones catalizadas por las dos lipasas, siendo la lipasa b de C. antarctica la más indicada para la resolución de los antiinflamatorios no esteroidicos