Trehalosa
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)
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.
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
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.
Molécula de trehalosa
Biosíntesis y presencia en los seres
vivos.
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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.
Vías de síntesis de trehalosa
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.
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 6Fosfato 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 UDPglucosa.(Cabib y Leloir 1958)
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)
Vía TreY/TreZ o (MTS/MTH)
Vía TreS o GT(glucosil transferasa)
Propiedades fisicoquímicas de la trehalosa

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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).
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)
Protección de membrana
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 maltooligosil 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).
Usos más comunes y prometedores de la
trehalosa
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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
Trehalosa (Hayashibara)
Productos alimenticios y cosmética
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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.
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.
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.
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.

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.

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%.
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Referencias
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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 Trehaloseprotein 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) 420425.
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