[en] ß-galactosidases are hydrolase enzymes that catalyze the hydrolysis of ß-galactosides into their monosaccharides. Due to this ability these proteins are very important in food, clinical and pharmaceutical industries. In this thesis the Kluyveromyces lactis ß-galactosidase was cloned in a Saccharomyces cerevisiae strain, expressed, purified, and crystallized. Its free state structure and its complex with the product galactose were determined to 2.75 and 2.8 Å, respectively. K. lactis ß-galactosidase folds into 5 domains in a pattern conserved with other prokaryote enzymes solved for GH2 family, although two long insertions in domains 2 (264-274) and 3 (420-443) are unique and seem related to oligomerization and specificity. K. lactis ß-galactosidase tetramer is an assembly of dimers, with higher dissociation energy for the dimers than for its assembly, which can explain that equilibrium exists in solution between the dimeric and tetrameric form of the enzyme. On the other hand, a hybrid K. lactis-Aspergillus niger ß-galactosidase was constructed, expressed and characterized. The hybrid protein between K. lactis and A. niger ß-galactosidases increases the yield of the protein released to the growth medium and the modifications introduced in the construction conferred to the protein biochemical characteristics of biotechnological interest. The production of this hybrid K. lactis - A. niger ß-galactosidase was also tested in a continuous immobilized culture using spent grains (a by-product of brewery industry) as an immobilizing material in an airlift fermenter. Finally, different A. niger ß-galactosidase constructions were expressed and studied in a S. cerevisiae strain and directed evolution techniques were applied to modify the optimal pH of the protein to a more neutral one.

[gl] As ß-galactosidasas son hidrolasas, enzimas que catalizan a hidrólise dos ß-galactósidos nos seus monosacáridos correspondentes. Debido a esta capacidade, estas proteínas son moi importantes na industria alimentaria, farmacéutica e clínica. Nesta tese, a ß-galactosidasa de K. lactis foi clonada nunha cepa de Saccharomyces cerevisiae, expresada, purificada e cristalizada. As estruturas en estado libre e no complexo co produto galactosa foron determinadas a 2,75 e 2,8 Å, respectivamente. A ß-galactosidasa de K. lactis está organizada en 5 dominios nun patrón conservado noutras enzimas procariotas da familia GH2, pero ademáis presenta dúas insercións longas nos dominios 2 (264-274) e 3 (420-443) que son únicas e parecen estar relacionadas coa súa oligomerización e especificidade. O tetrámero da ß-galactosidasa de K. lactis está formado por un par de dímeros, tendo unha maior enerxía de disociación a forma de dímero que a súa forma tetramérica, o que pode explicar o por qué do equilibrio existente en solución entre a forma dimérica e a forma tetramérica. Por outra banda, construiuse unha proteína híbrida entre as ß-galactosidasas de K. lactis e Aspergillus niger, que foi expresada e caracterizada. A proteína híbrida entre as ß-galactosidasas de K. lactis – A. niger aumenta o rendemento da proteína secretada ao medio e coas modificacións introducidas na construción conseguíronse características bioquímicas de gran interese biotecnolóxico. Estudouse ademáis a produción da ß-galactosidasa híbrida K. lactis-A. niger nun cultivo continuo inmovilizado nun fermentador tipo "Airlift" usando como material de inmobilización "spent grains" (un subproduto da industria cervexeira). Finalmente, foi estudada a expresión e produción da ß-galactosidasa de A. niger nunha cepa de S. cerevisiae, e usáronse técnicas de evolución dirixida para modificar o pH óptimo da proteína hacia un pH máis neutro.