CBM’s, una herramienta muy versátil / CBM’s, a very versatile tool

En una de nuestras últimas entradas, dedicada a las novedades del verano, os recomendábamos leer un artículo muy interesante sobre las aplicaciones de unos módulos llamados CBM’s (carbohydrate binding moduls). Hoy os explicamos mejor qué son estos módulos y para que se pueden utilizar, ¡tienen más aplicaciones de las que os podéis imaginar!

Los CBM’s son unos módulos o partes específicas de algunas enzimas que han despertado un gran interés por sus múltiples aplicaciones en distintos campos. La función principal de estos módulos es catalizar la unión entre una enzima y sus sustratos correspondientes, es decir, favorecen la asociación entre varias moléculas modificando la velocidad de reacción entre ambas. Los CBM’s se pueden obtener “rompiendo” las enzimas que los contienen (proteólisis), pero hoy en día producir CBM’s recombinantes mediante la tecnología del ADN recombinante es mucho más útil, práctico y sencillo.

Los CBM’s se producen generalmente fusionados con otra molécula que facilita su detección y purificación, pero veamos ya sus aplicaciones.

  1. Industria textil. En las fábricas de producción de tejidos o telas de algodón hay un proceso muy importante del cual depende la calidad final del producto, se trata del paso inicial en el que se elimina la cutícula que envuelve las fibras de algodón. Cuando esta fina lámina llamada cutícula no se quita correctamente el tejido presenta problemas para absorber el agua o los tintes. En este caso, los CBM’s se utilizan para monitorizar el rendimiento de este proceso llamado scouring. Spray_Bonded_Cotton_Mimic_Silk_Cotton_Production_Line_634594813670135580_1
  2. Producción de papel. El uso de CBM’s permite mejorar el drenaje de la pulpa, reduciendo así los costes del proceso de prensa y secado. Además es posible obtener papel más resistente y repelente al agua cuando se combinan varios CBM’s procedentes de múltiples especies de microorganismos. También se han hecho estudios dirigidos a mejorar la calidad de impresión.papel
  3. Biomedicina y biomateriales. Los CBM’s tienen muchísimas aplicaciones en el campo de la inmunología, donde se pueden utilizar por ejemplo para detectar patógenos. Además, los CBM’s se utilizan para mejorar la adhesión y la proliferación celular en biomateriales fabricados para fines biomédicos, y se han llevado a cabo estudios con otros materiales como nanotubos de carbono y grafeno.KNEE-2_red
  4. Biosensores. Los biosensores son instrumentos que se utilizan para medir distintos parámetros biológicos o químicos, por ejemplo en alimentos, análisis clínicos o monitoreo ambiental. En muchos casos para realizar esta medida se utilizan enzimas cuyas propiedades se pueden mejorar gracias a los CBM’s.47856
  5. Industria alimentaria. Los CBM’s han demostrado ser efectivos en la mejora del valor nutricional de los piensos utilizados para alimentación animal. También se utilizan para modular el crecimiento de cultivos vegetales.algae-animal-feed
  6. Medioambiente. En ocasiones determinar la presencia de un determinado compuesto en la naturaleza puede resultar complicado. Mediante CBM’s es posible detectar contaminantes medioambientales para acabar con ellos (biorremediación), aunque también se han utilizado para estudiar la estructura de la pared celular en plantas u otras superficies cuya composición se basa principalmente en carbohidratos.inline-petroleum
  7. Biología molecular, investigación. En este caso los CBM’s nos sorprenden otra vez por la infinidad de aplicaciones que han demostrado tener en un laboratorio. Se pueden utilizar para producir, purificar e inmovilizar proteínas recombinantes, para crear microarrays, para estudios de modulación en plantas, en ingeniería de proteínas, o simplemente para inmovilizar o marcar moléculas de interés.Objetivos

El caso es que el número de aplicaciones biotecnológicas en las que intervienen los CBM’s aumenta cada día. La fusión de CBM’s con toxinas y patógenos podría llevar al desarrollo de muchos nuevos biosensores, y modificar CBM’s para otorgarles actividades antivirales, antibacterianas o antitumorales podría asentar las bases para la producción de nuevos medicamentos.


 

In our post about the summer news, we recommended you to read a very interesting paper on the applications of some modules called CBM’s (carbohydrate binding moduls). Today we want to explain you what are these modules and for which purposes they can be used, there is an incredible number of applications!

CBM’s are modules or specific parts of certain enzymes which have attracted a considerable interest because of its many applications in various fields. The main function of these modules is to catalyze the bond between an enzyme and its corresponding substrate, i.e. boost the association of several molecules modifying the speed of reaction between them.  CBM’s can be obtained by “breaking” the enzymes in which they are contained (proteolysis), although today they can be easily produced by the recombinant DNA technology.

CBM’s are generally produced fused with another molecule to facilitate its detection and purification, but let’s have a look to their applications.

  1. Textile industry. In factories producing cotton fabrics there is a very important process from which depends the final quality of the product, it is the initial step in which the cuticle that surrounds the cotton fibers is eliminated. When this thin layer called the cuticle is not removed properly the efficiency of water or dyes absorption decreases generating economic losses. In this case, the CBM’s are used to monitor the performance of this process called scouring.
  2. Production of paper. The use of CBM’s improves the drainage of the pulp, thus reducing process costs and press drying. It is also possible to obtain more resistant and water repellent paper when several CBM’s from multiple species of microorganisms are combined. There are also studies that report that these modules can be applied to improve print quality.
  3. Biomedicine and biomaterials. CBM’s have many applications in the field of immunology, in which they can be used for example to detect pathogens. In addition, CBM’s are used to improve adhesion and cell proliferation in biomaterials manufactured for biomedical purposes, and other studies show promising results with other materials such as carbon nanotubes and graphene.
  4. Biosensors. Biosensors are instruments used to measure various biological or chemical parameters, for example in food, environmental monitoring or clinical analysis. In many cases to make this measurement enzymes whose properties can be improved thanks to the CBM’s are used.
  5. Food Industry. CBM’s have proven to be effective in improving the nutritional value of feed used for animal feed. They are also used to modulate the growth of crops.
  6. Environment. Sometimes the presence of a particular compound in nature can mean important and complicated problems related with its removal. Using CBM’s it is possible to detect environmental pollutants to remove them (bioremediation), although they have also been used to study the structure of the cell wall in plants or other surfaces whose composition is mainly based on carbohydrates.
  7. Molecular biology, research. In this case CBM’s give us a pleasant surprise for the many applications that have proven in a laboratory. They can be used to produce, purify and immobilize recombinant proteins, to create microarrays, to study modulation levels in plants, in protein engineering, or simply to immobilize or label molecules of interest.

The fact is that the number of biotechnological applications where the CBM’s can be involved is increasing every day. The design of recombinant fusions of CBMs with pathogens and toxins binders predicts the development of CBM-based biosensors, and artificial CBMs with engineered biological activities (e.g. anti-viral, anti-bacterial, and anti-tumor) may settle the grounds for the production of new drugs.

 

Fuentes/Sources:

Oliveira et al. Recombinant CBM-fusion technology – applications overview.

Shoseyov et al. Carbohydrate Binding Modules: Biochemical Properties and Novel Applications.

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Un pensamiento en “CBM’s, una herramienta muy versátil / CBM’s, a very versatile tool

  1. soledad

    Me parece muy interesante vuestro blogg. Ayuda a poner en valor los conocimientos científicos y nos enseña cosas a los no iniciados en estas materias. Ánimo y adelante.

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