Hongos para producir enzimas de forma industrial a bajo coste.

16 de junio de 2014 at 09:21 Deja un comentario

hongo y encimas

Se estima que el mercado mundial de enzimas y compuestos secretados por hongos es del orden de seis mil millones de dólares anuales, pues resultan indispensables y de gran interés para los sectores farmacéutico, textil, papelero y alimentario. Tales sustancias incluyen antibióticos, vacunas, vitaminas y ácidos, entre otras.

Dichos organismos poseen capacidad de secreción, sus necesidades nutricionales son bajas y su tasa de crecimiento es elevada. Con el fin de potenciar tales propiedades y cumplir con los requerimientos industriales, en lo que a enzimas se refiere, se recurre a la transformación genética, es decir, se les introduce ácido desoxirribonucleico (ADN) de otros organismos vivos.

Sin embargo, las técnicas que suelen utilizarse son costosas, complejas y no siempre es posible lograr la modificación genética de las especies ni obtener el rendimiento deseado. Por ello, un equipo de investigadores del Centro de Física Aplicada y Tecnología Avanzada (CFATA) de la UNAM, encabezado por el doctor Achim Loske Mehling, y del Cinvestav Irapuato, a cargo del doctor Miguel Gómez Lim, trabaja con un método que permite transformar los hongos y obtener en un elevado porcentaje los compuestos que secretan.

“La tecnología consiste en aplicar ondas de choque a pequeños viales que contienen los hongos y el ADN en suspensión, lo cual ha demostrado ser sumamente eficiente”, refiere el doctor Loske Mehling. Explica que las ondas de choque son pulsos de presión producidos por un generador al liberar una gran cantidad de energía en un espacio y un tiempo muy corto, algo parecido a una explosión en miniatura.

Aplicaciones y logros

De acuerdo con el doctor Loske Mehling, desde hace muchos años, en distintos sectores industriales se utilizan los hongos, en este caso los denominados filamentosos (antes llamados ‘mohos’). “Y efectivamente, uno de los principales problemas que se tenían era el referente a su transformación genética, pues si bien secretan enzimas en forma natural, la eficiencia es muy baja”.

No obstante, con la aplicación de esa singular tecnología es posible incrementar la eficiencia de forma impresionante, lo que a las industrias les puede interesar porque de esta manera se resuelve un problema al que se enfrentan comúnmente en el proceso de obtención de compuestos.

“Logramos demostrar que diferentes especies de hongos asimilan la información genética que queremos. De hecho, hay ciertas pruebas usadas comúnmente en biología molecular que nos lo aseguran; además, hemos comprobado que los hongos producen las sustancias requeridas en cantidades mucho mayores”, asegura el investigador del CFATA.

Señala que los primeros resultados los obtuvieron con cuatro especies de hongos. El primero se llama Aspergillus niger, que es usado para la producción de todo el ácido cítrico que requiere la industria mundial, pues contrario a lo que pudiera suponerse, actualmente no se extrae de frutas como el limón o la naranja.

El segundo, denominado Trichoderma reesei es empleado en la producción de celulasa, una enzima que es requerida por la industria papelera debido a su capacidad de descomponer celulosa. El tercer hongo transformado con ondas de choque fue Phanerochaete chrysosporium, encargado de degradar lignina, una sustancia que aparece en los tejidos de los vegetales leñosos y también es necesaria para la fabricación de papel.

Finalmente, se transformó Fusarium oxysporum, un hongo que causa severo deterioro en el campo. “Al modificarlo genéticamente pierde su capacidad de ocasionar daño; además, posee la sorprendente capacidad de transformar biomasa, proveniente de plantas, en etanol. Sobra decir que su importancia en la generación de combustibles para el futuro es indiscutible, sobre todo, si al tratarlo con ondas de choque se logra aumentar su productividad”, subraya el doctor Loske Mehling.

Apunta que actualmente trabajan con otra especie denominada Mycosphaerella figensis, que es una plaga en plantíos de plátano, por lo que la transformación consistiría en inactivar su potencial dañino.

Procedimiento

Las ondas de choque se utilizan en medicina para la pulverización de cálculos renales y el tratamiento de algunos padecimientos ortopédicos. Se trata de pulsos de alta presión en agua (de hasta mil 500 veces la presión atmosférica) que se producen con cristales piezoeléctricos, descargas eléctricas de alto voltaje o sistemas electromagnéticos.

Los pulsos de presión, también denominados frentes de choque, comprimen las microburbujas que se forman dentro de los viales que contienen la suspensión de los hongos que se desean transformar genéticamente con el ADN que se les introducirá.

“Tras el paso de cada onda de choque, las microburbujas incrementan su volumen cientos de veces para finalmente desintegrarse en un colapso violento durante el cual la mayoría de ellas emiten un micro-chorro líquido a altas velocidades. Los diminutos “jets” de fluido tienen un alcance muy corto, sin embargo, son capaces de erosionar, incluso, superficies muy duras, por lo que se piensa que son los responsables de permeabilizar la membrana de los hongos, permitiendo el paso de ADN a su interior”, detalla el doctor Loske Mehling.

Si pensamos ahorita en una célula nada más, la erosión ocasionada por los “microjets” produciría un poro, por lo que alguna molécula que se encuentre en el fluido puede ingresar a su interior, en este caso sería la información genética. Ésta se incorpora al cromosoma del hongo.

Añade que la aplicación de 50 a 400 ondas de choque resultó ser un rango adecuado en la transformación de diferentes especies de hongos. Para lograrlo, se utilizó un generador de ondas de choque experimental, el cual fue diseñado especialmente para este fin en el CFATA por él y el maestro en ciencias Francisco Fernández Escobar. “Pensamos que con este equipo se abre la posibilidad de modificar hongos con una eficiencia mucho mayor. Además, es posible manipular genéticamente aquellas especies que hasta la fecha no se habían podido modificar”.

Actualmente en el Laboratorio de Ondas de Choque del CFATA se siguen transformando más especies de hongos. Cuentan con una patente del método, por lo que el doctor Loske Mehling considera que todo está listo para realizar la transferencia de tecnología a las empresas que se interesen en el desarrollo.

INVESD

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