La trehalosa

1. Trehalosa

2. La trehalosa
(a-D-glucopiranosil-(1,1)-a-D-glucopiranósido)
Es un disacárido no reductor formado por dos
moléculas de glucosa, se encuentra presente
en una amplia gama de organismos llevando
a cabo funciones como azúcar de reserva y
como protector ante el estrés abiótico. Pose
amplias aplicaciones biotecnológicas ya que
protege proteínas y membranas biológicas,
lo cual permite que pueda ser usada como
preservador de alimentos, enzimas, vacunas,
células, tejidos y órganos, y como sustituto
de sacarosa en dulcería y panadería.(1)

3. La trehalosa
 Descrita primero por Wiggers desde 1832
como un azúcar desconocido presente en
el cornezuelo del centeno (hongo
patógeno).
 Después encontrado en los capullos del
escarabajo Larinus Maculata, nombre
común “trehala” Berthelot designa al
disacárido como trehalosa.

4.  La (a-D-glucopiranosil-(1,1)-a-D-glucopiranósido)
es un disacárido no reductor formado por dos
moléculas de glucosa. El enlace a,a-1,1 conecta
los dos extremos reductores de los residuos de
glucosa (Paiva y Panek 1996) anulando su poder
reductor.

5. Molécula de trehalosa

6. Biosíntesis y presencia en los seres
vivos.
 A la fecha se conocen cinco diferentes vías de síntesis de
trehalosa, distribuidas en todos los reinos vivos conocidos.
 Se encuentra en bacterias y hongos y en cantidades
considerables en criptobiontes.
 Identificada en casi todos los insectos sobretodo en la
hemolinfa.
 Se tiene evidencia de su presencia en plantas angiospermas
como tabaco y arroz lo cual hace suponer que se encuentra
en todas las plantas superiores.

7. Vías de síntesis de trehalosa

8. Amplia distribución de síntesis en la
naturaleza
 Gracias a la disponibilidad de secuencias de ADN
y proteínas depositadas en el GenBank se han
identificado genes de síntesis de trehalosa en
diferentes especies de bacterias, arquibacterias,
hogos, insectos y plantas.
 La amplia distribución de vías de biosíntesis y
degradación de trehalosa en los tres
superdominios (Bacteria, Arquea y Eucaria)
sugiere que ha sido utilizada por la naturaleza de
manera muy versátil.

9. Síntesis vía TPS/TPP
 En la naturaleza, la ruta de síntesis aparentemente
preferida, dado que se encuentra ampliamente
distribuida, es aquella que involucra dos
reacciones químicas catalizadas por las enzimas
TPS (Trehalosa 6-Fosfato Sinasa) y TPP
(Trehalosa 6-Fosfato Fosfatasa).
 Elucidada por Leloir en la levadura Sacharomyces
Serevisiae, la cual utiliza estas dos enzimas y los
sustratos son la glucosa-6-fosfato y la UDP-
glucosa.(Cabib y Leloir 1958)

11. Biosíntesis en bacterias
 La ruta TPS/TPP se encuentra también en bacterias donde
se le conoce como la via OtsA/OtsB. Tambien se hallan en
insectos nematodos y plantas.
 También encontramos la via llamada TreY/TreZ o (MTS/MTH)
que utiliza maltodextrinas como sustrato modificándose un
enlace terminal a(1,4) en el extremo no reductos a un enlace
a (1,1) a través de una transglicosidacion originando una
unidad trehalosil terminal.
 La otra vía encontrada comúnmente en plantas es la TreS o
GT donde el sustrato es el azúcar maltosa donde el enlace a-
(1,4) es modificado a a (1,1)

12. Vía TreY/TreZ o (MTS/MTH)

13. Vía TreS o GT(glucosil
transferasa)

14. Propiedades fisicoquímicas de la
trehalosa
 Se ha demostrado que es capaz de proteger la
estructura y función de las enzimas y la integridad
de las membranas biológicas bajo condiciones de
estrés abiótico extremo.
 En la protección de las proteínas la trehalosa
forma una capsula alrededor de la proteína
protegiendo su estructura terciaria(Lins et al. ,
2004).

15. Propiedades fisicoquímicas de la
trehalosa
 El hecho de ser un azúcar no reductor previene la
reacción de Maillar en la cual los grupos aldehído
de los azucares reducen a los grupos amino de los
residuos de la proteínas produciendo el típico color
café de la degradación de estas.
 La capacidad de la trehalosa para proteger las
membranas durante la deshidratación es producto
de su interacción con estas para mantener el
estado fluido y prevenir contra la fusión la
separación de fases y el rompimiento de las
membranas.(Crowe et al., 1984)

16. Protección de membrana

17. Usos biotecnológicos de la trehalosa
Las propiedades de la trehalosa la han vuelto un apreciado
producto biotecnológico con diversas aplicaciones.
A nivel comercial dos procesos se han desarrollado para la
síntesis del disacárido:
 La compañía japonesa Hayashibara ha desarrollado un
proceso de producción enzimática basado en el uso de almidón
como sustrato emplendo las enzimas malto-oligosil trehalosa
sintasa (MTS) y la malto-oligosil trehalosa hidrolasa (MTH),
provenientes de la Arthobacter ramosus
 Este método bajo de $700/kg a $5/kg con un 98% de pureza y
apto para el consumo humano y otros usos industriales (Shiraldi
et al., 2002).

18. Usos más comunes y prometedores de la
trehalosa
 Protector de la actividad enzimática.
 Estabilizador y protector de moléculas
complejas
 Aditivos de diversos alimentos
 Sustituto de azúcar
 Preservador de células tejidos y órganos
 Osmoprotector de plantas ornamentales
 Uso en la industria de cosméticos
 Usos médicos y nutriceuticos

19. Trehalosa (Hayashibara)
Productos alimenticios y cosmética
 Protector natural de la Hayashibara - Para el
cuidado de la piel y del cabello
 Para La Supresión De Los Olores
 Sustituto o complemento de sacarosa en
panadería, chocolates, productos de frutas,
productos congelados, bebidas, bebidas
alcohólicas.

20. Procesos en reactor batch
(Chiraldi C. 2002)
Estos se realizan con enzimas en solución.
Las enzimas utilizadas son la MTS y MTH que son
aisladas de la Arthrobacter Q36.
En este proceso se usa como sustrato almidón de
maíz pretratado.
La temperatura del proceso se lleva a 40 °C, la
solucion resultante contiene 66% de trehalosa
(p/p) y una pequeña cantidad de oligosacaridos
reducidos.

21. Síntesis a través de MTS y MTH de la
Brevibacterium helvolum
En este proceso se utilizan las enzimas
MTS/MTH aisladas de la Brevibacterium
helvolum.
En este proceso se lleva a acabo con el
acoplamiento de las enzimas de síntesis
con un a-amilasa la cual ayuda en la
desramificacion del almidón.

22. GT y a-amilasa de Sulfolobus
solfataricus KM1
 En este proceso son usadas la Glucosil
transferasa (GT) y la a-amilasa aisladas de
Sulfolobus solfataricus KM1.
 Se usa como sustrato una variedad de
maltooligosacaridos de grados de
polimerizacion de 3-7
 Los rendimientos alcanzados son de 36 a
60% de trehalosa.
 Los rendimientos fueron mejorados al
incorporar una amilasa con un grado de
polimerización alto(17). Alcanzando 80% de
trehalosa.

23. Bioprocesos por
inmovilización
 La trehalosa fosforilaza obtenida de Schizophyllum
commune BT2115 y la almidon fosforilaza obtenida
de Corynebacterium callunae DSM 20147 fueron
purificadas.
 Las enzimas se inmovilizaron por adsorción en un
empaque y este fue colocado en un reactor .
 En este proceso la materia prima es el almidón.
Los sustratos son los sustratos son maltodextrinas,
glucosa y fosfatos.
 La produccion fue reportada constante en un valor
de 2.6 g/l *h en un procesos continuo de 72 horas.

24. Trehalosa sintasa de la basidiomycete
Grifola frondosa
 Este proceso utiliza la Trehalosa
sintasa de la basidiomycete Grifola
frondosa la cual es capas de formar
trehalosa tomando como sustrato la α-
D-glucosa 1-fosfatphate and D-
glucosa.
 En combinación se usa la sacarosa
fosforilasa
 La producción mediante este método
fue reportado en 18 mmMol /h para un
rendimiento final de 90%.

26. Referencias
 J. O. Mascorro-Gallardo/ N Avonce/ G Iturriaga.
Biotecnología de la trehalosa en las plantas. Revista
Chapingo. Serie horticultura. Año/vol. 11 numero 002
Universidad Autónoma Chapingo.
 Lins R. D. PEREIRA C. S. HUNENBERGER, P. H. 2004
Trehalose-protein interaccion in aqueus solution. Proteins 55;
177-186.
 CROWE, J.; L. CHAMPMAN, D. 1984. preservation of
membranes in enhtdrobiotic organism. The role of the
trehlose <Science 223: 209-217.
 Chiraldi C. I. Lernia y M. de la Rosa 2002. Trehalosa
production: Exploting novel Aproaches. Trens en
bytechnology. 20 (10) 420-425.