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Trichoderma reesei

Trichoderma reesei [ 1 ] es un hongo filamentoso mesófilo . Es un anamorfo del hongo Hypocrea jecorina . T. reesei puede secretar grandes cantidades de enzimas celulolíticas ( c...

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Trichoderma reesei [ 1 ] es un hongo filamentoso mesófilo . Es un anamorfo del hongo Hypocrea jecorina . T. reesei puede secretar grandes cantidades de enzimas celulolíticas ( celulasas y hemicelulasas ). Las celulasas microbianas tienen aplicación industrial en la conversión de celulosa , un componente principal de la biomasa vegetal, en glucosa . [ 2 ]

El aislado QM6a de T. reesei fue aislado originalmente de las Islas Salomón durante la Segunda Guerra Mundial debido a su capacidad para degradar lonas y prendas del ejército estadounidense . [ 3 ] Todas las cepas que se utilizan actualmente en biotecnología e investigación básica derivan de este aislado. [ 3 ]

Los recientes avances en la bioquímica de la enzimología de la celulasa , el mecanismo de hidrólisis de la celulosa ( celulólisis ), la mejora de cepas , la clonación molecular y la ingeniería de procesos están acercando a las celulasas de T. reesei a ser una ruta comercialmente viable para la hidrólisis de la celulosa. [ 4 ] Se han desarrollado y caracterizado varias cepas industrialmente útiles, por ejemplo, Rut-C30, [ 5 ] RL-P37 y MCG-80. El genoma se publicó en 2008. [ 6 ] T. reesei tiene un ciclo sexual caracterizado dependiente del tipo de apareamiento. [ 3 ]

Desarrollo sexual

T. reesei QM6a posee un locus de tipo de apareamiento MAT1-2 . El descubrimiento del tipo de apareamiento opuesto, MAT1-1 , se reportó en 2009, lo que demuestra que T. reesei es una especie heterotálica . [ 3 ] Tras ser considerada asexual desde su descubrimiento hace más de 50 años, ahora se puede inducir la reproducción sexual en T. reesei QM6a, lo que conduce a la formación de estromas fertilizados y ascosporas maduras. [ 3 ]

Uso en la industria

T. reesei es un microorganismo comercial e industrial importante debido a su capacidad de producción de celulasa. Las enzimas industriales, como T. reesei , se han convertido en una parte esencial del mercado global. En 2012, el tamaño estimado del mercado de enzimas industriales alcanzó casi 4 mil millones de dólares estadounidenses. [ 7 ] Se han desarrollado muchas cepas de T. reesei desde su descubrimiento, con un fuerte énfasis en aumentar la producción de celulasa. Estos programas de mejora consistieron originalmente en mutagénesis clásica (basada en radiación ionizante y química), lo que dio lugar a cepas capaces de producir 20 veces más celulasa que QM6a. [ 8 ]

El objetivo final en la creación de cepas hipercelulolíticas era obtener una cepa con desrepresión de catabolitos de carbono . Esta desrepresión permitiría a la cepa T. reesei producir celulasas bajo cualquier condición de crecimiento, incluso en presencia de glucosa. Sin embargo, con la llegada de herramientas modernas de ingeniería genética, como la deleción dirigida, la eliminación dirigida y otras, ha surgido una nueva generación de cepas denominadas "hiperproductoras". Algunas de las cepas industriales de mayor rendimiento producen hasta 100 gramos de celulasas por litro, más de 3 veces la cantidad de la cepa RUT-C30 (que a su vez produce el doble que la cepa parental NG14 de la que se derivó). [ 8 ]

T. reesei se utiliza en la producción de biocombustibles. Este hongo ayuda a descomponer eficientemente la biomasa en biocombustibles para aplicaciones industriales. [ 9 ] T. reesei logra esto descomponiendo azúcares complejos, como la celulosa , en azúcares simples. Se han realizado varias instituciones y estudios para explorar las posibilidades de comprender y manipular este proceso con el fin de impulsar el desarrollo del etanol como una alternativa económica a otras fuentes de combustible. Con los cócteles de enzimas que se utilizan actualmente, el costo por galón de etanol puede ser demasiado alto para ser considerado una alternativa competitiva a otras fuentes de combustible. [ 7 ] Para que estos biocombustibles sean económicamente viables, puede ser necesario mejorar no solo el proceso de producción de enzimas, sino también optimizar los costos de todas las demás etapas del proceso, incluyendo el pretratamiento, la hidrólisis y la fermentación.

T. reesei se utiliza en la creación de vaqueros lavados a la piedra . La celulasa producida por el hongo degrada parcialmente el material de algodón en ciertas zonas, lo que lo suaviza y hace que los vaqueros parezcan lavados con piedras. [ 10 ]

T. reesei se ha utilizado comercialmente para este proceso, a veces llamado biostoneado . T. reesei contiene cuatro enzimas celulolíticas principales: EGII/Cel5A, CBHII/Cel6A, CBHI/Cel7A y EGI/Cel7B. [ 11 ] La EGII/Cel5A en particular fue capaz de eliminar mejor el color del denim que otras enzimas de T. reesei.

El uso de T. reesei en textiles se ha extendido recientemente para incluir detergentes para ropa de uso general. Cuando se utiliza en detergentes para ropa, T. reesei posee propiedades rejuvenecedoras que mejoran el brillo del color, la textura, la eliminación de suciedad y la formación de bolitas en tejidos de algodón. [ 7 ] T. reesei logra esto modificando la superficie del hilo celulósico de los tejidos y prendas de algodón. En el caso de la eliminación de bolitas, los cócteles celulolíticos que contienen el hongo hidrolizan la celulosa en las fibras para lograr un efecto despilling. Se demostró que las enzimas EGII/Cel5A y EGI/Cel7B eliminan más bolitas que las enzimas principales (CBHI/Cel7A y CBHII/Cel6A), que en realidad mostraron poca capacidad despilling. [ 11 ]

T. reesei se considera una plataforma emergente para aplicaciones biotecnológicas , ya que los organismos modificados genéticamente han demostrado ser capaces de secretar altos niveles de proteína recombinante en lugar de enzimas nativas. [ 12 ] El hongo recombinante podría proporcionar una alternativa sostenible a los animales para la producción de sustancias como la proteína de huevo . [ 13 ] [ 14 ] Los estudios muestran que el uso de T. reesei en la creación de sustitutos de la proteína de huevo podría reducir las emisiones de carbono y otros impactos ambientales negativos asociados con la producción tradicional de clara de huevo en polvo. [ 15 ] Empresas como Onego Bio ya han comenzado a experimentar con la producción comercial de proteína de huevo sin origen animal con la ayuda de T. reesei.

Al igual que otras variantes de Trichoderma , T. reesei también ha demostrado ser útil en la elaboración de cerveza y vino porque las enzimas dentro del hongo mejoraron la fermentación . [ 7 ] Además, las enzimas EGII y CBHII de T. reesei mejoraron específicamente la viscosidad del vino; en los Estados Unidos, el hongo también se utilizó para reducir la viscosidad de los mostos .

En la industria alimentaria y de piensos, T. reesei y otras variantes de Trichoderma han demostrado ser un recurso invaluable para los procesos de producción y la integridad cualitativa de los cereales para piensos y las extracciones de alimentos/vegetales. Las paredes celulares de los cultivos de cereales (que incluyen principalmente trigo, cebada, avena y centeno) son altamente indigeribles debido a la presencia de polisacáridos no amiláceos. [ 7 ] T. reesei y otras variantes de Trichoderma ayudan a hidrolizar parcialmente estos cultivos y mejoran la calidad nutricional así como la digestibilidad. [ 7 ] El aumento de la demanda de aceite de oliva de mayor calidad en los últimos años llevó al desarrollo de cócteles específicos que incluyen pectinasas, hemicelulasas y una preparación celulolítica de T. reesei para facilitar la extracción en frío del aceite de oliva.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Simmons EG (1977) en Bigelow & Simmons, Resúmenes, 2º Congreso Internacional de Micología (Tampa) 2: 618.
  2. ↑ Kumar R, Singh S, Singh OV (mayo de 2008). "Bioconversión de biomasa lignocelulósica: perspectivas bioquímicas y moleculares" . J. Ind. Microbiol. Biotechnol . 35 (5): 377– 91. doi : 10.1007/s10295-008-0327-8 . PMID 18338189. S2CID 4830678 .  
  3. 1 2 3 4 5 Seidl V, Seibel C, Kubicek CP, Schmoll M (2009). "Desarrollo sexual en el caballo de batalla industrial Trichoderma reesei" . PNAS . 106 ( 33): 13909– 13914. Bibcode : 2009PNAS..10613909S . doi : 10.1073/pnas.0904936106 . PMC 2728994. PMID 19667182 .  
  4. ^ Viikari L, Alapuranen M, Puranen T, Vehmaanperä J, Siika-Aho M (2007). "Enzimas termoestables en hidrólisis de lignocelulosa". Adv. Bioquímica. Ing. Biotecnología . Avances en Ingeniería Bioquímica/Biotecnología. 108 : 121– 45. doi : 10.1007/10_2007_065 . ISBN 978-3-540-73650-9. PMID 17589813 . 
  5. ↑ Seidl V, Gamauf C, Druzhinina IS, Seiboth B, Hartl L, Kubicek CP (2008). "El mutante hipercelulolítico RUT C30 de Hypocrea jecorina ( Trichoderma reesei ) carece de una región de 85 kb (que codifica 29 genes) del genoma de tipo silvestre" . BMC Genomics . 9 : 327. doi : 10.1186/1471-2164-9-327 . PMC 2483294. PMID 18620557 .  
  6. ↑ Martínez D, Berka RM, Henrissat B, et al. (mayo de 2008). "Secuenciación y análisis del genoma del hongo degradador de biomasa Trichoderma reesei (sin. Hypocrea jecorina)" . Nat. Biotechnol . 26 (5): 553–60 . doi : 10.1038/nbt1403 . PMID 18454138 .  
  7. 1 2 3 4 5 6 Ferreira, Nicolas Lopes; Margeot, Antoine; Blanquet, Senta; Berrin, Jean-Guy (2014-01-01), Gupta, Vijai K.; Schmoll, Monika; Herrera-Estrella, Alfredo; Upadhyay, RS (eds.), "Uso de celulasas de Trichoderma reesei en el siglo XXI—Parte I" , Biotecnología y biología de Trichoderma , Ámsterdam: Elsevier, pp. 245–261, ISBN 978-0-444-59576-8, consultado el 13 de abril de 2024
  8. ^ Seiboth , Bernhard; Ivanova, Christa; Seidl-Seiboth, Verena (15 de septiembre de 2011). "Capítulo 13: Trichoderma reesei: un productor de enzimas fúngicas para biocombustibles celulósicos". En Dos Santos Bernardes, Marco Aurélio (ed.). Producción de biocombustibles: desarrollos recientes y perspectivas . En tecnología. pag. 321.doi : 10.5772 /16848 . ISBN  978-953-307-478-8.
  9. ↑ "Los hongos ayudan a la producción de biocombustibles | Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de EE. UU. (SC)" . science.osti.gov . 28 de diciembre de 2010. Consultado el 13 de abril de 2024.
  10. ↑ El hongo del mes de Tom Volk
  11. 12 Puranen , Terhi; Alapuranen, Marika; Vehmaanperä, Jari (1 de enero de 2014), Gupta, Vijai K.; Schmoll, Mónica; Herrera-Estrella, Alfredo; Upadhyay, RS (eds.), "Trichoderma Enzymes for Textile Industries" , Biotecnología y biología de Trichoderma , Amsterdam: Elsevier, págs. 351–362, ISBN 978-0-444-59576-8, consultado el 13 de abril de 2024
  12. ↑ Chai S, Zhu Z, Tian E, Xiao M, Wang Y, Zou G, Zhou Z (2022). "Construcción de una plataforma versátil de producción de proteínas utilizando Trichoderma reesei modificado genéticamente " . ACS Synthetic Biology . 11 (1): 486– 496. doi : 10.1021/acssynbio.1c00570 . PMID 34928572. S2CID 263446238 .  
  13. ^ Järviö N, Parviainen T, Maljanen NL, Kobayashi Y, Kujanpää L, Ercili-Cura D, Landowski CP, Ryynänen T, Nordlund E, Tuomisto HL (2021). "La producción de ovoalbúmina mediante cultivo de Trichoderma reesei y energía baja en carbono podría mitigar los impactos ambientales de la ovoalbúmina derivada de huevos de gallina". Comida de la naturaleza . 2 (12): 1005– 1013. doi : 10.1038/s43016-021-00418-2 . hdl : 10138/347276 . PMID 37118250 . S2CID 245287281 .  
  14. ↑ Mcdougal, Tony (26 de enero de 2022). "Se exploran alternativas de origen vegetal a las claras de huevo" . Poultry World . Consultado el 30 de enero de 2023 .
  15. ↑ Natasha, Järviö; Tuure, Parviainen; Netta-Leena, Maljanen; Yumi, Kobayashi; Lauri, Kujanpää; Dilek, Ercili-Cura; P., Landowski, Christopher; Toni, Ryynänen; Emilia, Nordlund; L., Tuomisto, Hanna. "La producción de ovoalbúmina mediante cultivo de Trichoderma reesei y energía baja en carbono podría mitigar los impactos ambientales de la ovoalbúmina derivada de huevos de gallina". Comida de la naturaleza . 2 (12). ISSN 2662-1355.
  • Resumen de evaluación de riesgos, CEPA 1999. Trichoderma reesei 1391A
  • Resumen de evaluación de riesgos, CEPA 1999. Trichoderma reesei P59G
  • Resumen de evaluación de riesgos, CEPA 1999. Trichoderma reesei P210A
  • Resumen de evaluación de riesgos, CEPA 1999. Trichoderma reesei P345A
  • https://web.archive.org/web/20061006145854/http://www.eere.energy.gov/cleancities/progs/afdc/vwbs2.cgi?200
  • Trichoderma spp .
  • a partir de la secuencia de ADN de Genencor y la base de datos EST de Trichoderma reesei y el genoma mitocondrial .
  • Nidetzky B, Steiner W, Claeyssens M (noviembre de 1994). "Hidrólisis de celulosa por las celulasas de Trichoderma reesei : adsorción de dos celobiohidrolasas, dos endocelulasas y sus proteínas centrales en papel de filtro y su relación con la hidrólisis" . Biochem. J. 303 ( Pt 3): 817–23 . doi : 10.1042/ bj3030817 . PMC 1137620. PMID 7980450 .  
  • Miettinen-Oinonen A, Suominen P (agosto de 2002). "Producción mejorada de endoglucanasas de Trichoderma reesei y uso de las nuevas preparaciones de celulasa en la producción del efecto lavado a la piedra en tejido vaquero" . Appl . Environ. Microbiol . 68 (8): 3956– 64. Bibcode : 2002ApEnM..68.3956M . doi : 10.1128/AEM.68.8.3956-3964.2002 . PMC 124001. PMID 12147496 .  
  • CBH I de Trichoderma sp. .
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  • Medve J, Ståhlberg J, Tjerneld F (noviembre de 1994). "Adsorción y sinergismo de la celobiohidrolasa I y II de Trichoderma reesei durante la hidrólisis de celulosa microcristalina". Biotechnol . Bioeng . 44 (9): 1064– 73. doi : 10.1002/bit.260440907 . PMID 18623023. S2CID 20557207 .  

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