Potencial genómico de S. albus para la degradación de celulosa en sustratos lignocelulósicos

Abstract

La valorización de residuos agroindustriales cobra mayor interés a medida que los países reconocen la necesidad de cambiar el rumbo de la economía global, desde una economía lineal a una economía circular. En Argentina la cáscara de girasol es un residuo agroindustrial muy abundante, especialmente en el sudoeste bonaerense. La mayor parte del girasol es utilizado para la producción de aceite, lo que genera enormes cantidades de cáscara de girasol como residuo. Dentro del concepto de biorrefinería, una de las estrategias para la revalorización de estos residuos agroindustriales es la utilización de microorganismos descomponedores del material lignocelulósico para la producción de moléculas de interés comercial y sanitario. Los microorganismos filamentosos, como las actinobacterias, especialmente Streptomyces spp., son capaces de sobrevivir en estos sustratos y transformarlos en la naturaleza. No obstante, los bioprocesos involucrados en la transformación del sustrato aún no han sido esclarecidos.Los microorganismos celulolíticos secretan un conjunto de enzimas que les permiten degradar los polisacáridos estructurales del material lignocelulósico (celulosa y hemicelulosas) para utilizarlos como fuente de carbono. Estas enzimas forman parte de las llamadas Enzimas Activas sobre Carbohidratos (CAZymes, Carbohydrate Active Enzymes), ampliamente estudiadas y valoradas por su potencial aplicación en el aprovechamiento de biomasa no alimenticia, como son los residuos agro-foresto industriales, principalmente para la obtención de biocombustibles y alimento animal.En trabajos recientes Streptomyces albus CAS922 fue aislada a partir de cáscara de girasol desechada de la industria aceitera (Tippelt et al. 2020). La secuenciación de su genoma completo evidenció la capacidad de esta cepa para producir metabolitos de alto valor (Dietrich et al. 2020). En este trabajo nos propusimos analizar la presencia de enzimas degradadoras de celulosa en el genoma de S. albus y su capacidad para crecer en el agroresiduo en su estado natural.A los fines de identificar los factores críticos para el crecimiento de esta cepa en estado sólido, se estudió el crecimiento de S. albus en cáscara de girasol residual a 37ºC y 45ºC, a tres valores de pH inicial con 65% de humedad inicial. Los resultados demostraron un crecimiento óptimo de la cepa a 45°C y a pH inicial neutro. Con el fin de conocer el potencial de la cepa para degradar biomasa lignocelulósica, se realizó una caracterización de las CAZymes empleando herramientas bioinformáticas. Para ello, se utilizó dbCAN2, un meta servidor integrado que incluye tres herramientas diferentes usadas para la anotación del CAZome: (i) HMMER, (ii) DIAMOND y (iii) Hotpep.Como resultado se detectaron 143 genes asociados a CAZymes, representando un 2.23% del proteoma de la cepa. Entre sus productos génicos se detectaron enzimas relacionadas filogenéticamente con enzimas celulolíticas de actinobacterias. Entre ellas, se puede mencionar enzimas celulolíticas de las familias GH1, GH6 y AA10.En base a la información obtenida durante el crecimiento en estado sólido y a partir de los datos obtenidos in-silico, se concluye que esta cepa presenta un gran potencial biotecnológico para la bioconversión del residuo agroindustrial en su estado natural en productos con valor agregado.