Identificación de reductasas de ácidos hidroxicinámicos y sus derivados en Lactobacillus plantarum WCFS1

Abstract

Los ácidos fenólicos representan aproximadamente un tercio de los compuestos fenólicos de la dieta y están asociados con propiedades organolépticas, nutricionales y antioxidantes de los alimentos. Los ácidos fenólicos se pueden dividir en dos grupos en función de su estructura, ácidos hidroxicinámicos y ácidos hidroxibenzoícos. Los ácidos más abundantes son los ácidos hidroxicinámicos e incluyen a los ácidos p-cumárico, cafeíco, ferúlico y sinápico. Lactobacillus plantarum es la especie de bacteria láctica que más frecuentemente se aísla de fermentaciones de alimentos de origen vegetal en los que los ácidos hidroxicinámicos son abundantes. En L. plantarum, el metabolismo de estos ácidos puede seguir dos rutas diferentes. Por un lado, los ácidos hidroxicinámicos pueden reducirse directamente a sus correspondientes ácidos fenilpropiónicos sustituidos mediante la acción de una reductasa. La otra ruta implica la acción secuencial de dos enzimas, en primer lugar una descarboxilasa que transforma el ácido en su vinil derivado y posteriormente una reductasa que lo reduce a su correspondiente vinil derivado. Las reductasas implicadas en estas rutas se desconocen tanto a nivel genético como enzimático, por lo que la identificación y caracterización de estas enzimas ha sido el objetivo de este trabajo. El estudio transcriptómico global de la respuesta de L. plantarum WCFS1 a la presencia de un ácido hidroxicinámico (ácido p-cumárico) reveló la inducción en la expresión de genes que codificaban enzimas con posible actividad reductasa. La interrupción de dichos genes mediante un proceso de inserción-duplicación mediante recombinación homóloga, demostró que los mutantes en estas reductasas no fueron capaces de reducir los ácidos hidroxicinámicos ni los vinil fenoles ensayados. Por otro lado, extractos de E. coli en lo que se hiperexpresaron estos genes fueron capaces de reducir estos compuestos. Estos resultados confirman la implicación de las enzimas identificadas en la reducción de ácidos hidroxicinámicos y sus vinil-derivados en L. plantarum. El estudio de la actividad enzimática mediante HPLC y la detección de los genes por PCR ha revelado que en bacterias lácticas la capacidad para reducir fenoles es menos frecuente que la capacidad para reducir ácidos hidroxicinámicos. La identificación de estas enzimas en L. plantarum constituye la primera descripción de reductasas bacterianas con actividad en ácidos hidroxicinámicos y vinil fenoles. Además, la descripción de estas reductasas completa la identificación de las enzimas implicadas en el metabolismo de ácidos hidroxicimámicos en bacterias lácticas.