Revista de Divulgación Científico-Tecnológica del Gobierno del Estado de Morelos

Degradando la naturaleza: los hongos y su potencial para obtener bioetanol.

Mtra. Rosa Estela Quiroz Castañeda / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Centro de Investigación en Biotecnología de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos
Dr. Jorge Luis Folch Mallol / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Centro de Investigación en Biotecnología de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos
Archivo: Biología Molecular

La pared celular vegetal está formada principalmente por celulosa, un compuesto lineal de glucosa, además de hemicelulosa, formada por diversos azúcares ramificados y el polímero fenólico lignina. En la naturaleza se generan y acumulan anualmente grandes cantidades de material vegetal que provienen de las plantas y los arboles así como de las actividades agrícolas y los desechos forestales (Figura 1). ¿Qué pasa con todo este material, a dónde se va? Debemos de agradecer a las bacterias y a los hongos del suelo que se encargan de degradar los componentes del material vegetal acumulado. Los hongos son organismos heterótrofos, lo que significa que no son capaces de producir su propio alimento por lo que lo obtienen a partir del medio que los rodea, uno de los materiales que fácilmente pueden descomponer para alimentarse es la celulosa que forma parte de la pared celular vegetal. Cuando los hongos degradan este compuesto se liberan grandes cantidades de glucosa, un azúcar que algunos organismos, como las levaduras, pueden fermentar para obtener etanol.
         Actualmente, se conocen organismos capaces de degradar la celulosa. Uno de los hongos más estudiados es Trichoderma reesei, un ascomiceto que habita en el suelo y descompone sólo parcialmente la lignocelulosa para alimentarse; por el contrario, existen otros hongos llamados basidiomicetos que son considerados los expertos en degradar todos los componentes del material lignocelulósico debido a que poseen una gran cantidad de enzimas (celulasas, xilanasas y lacasas) que liberan al medio para poder degradar el material vegetal y alimentarse. Estos hongos son fáciles de identificar porque forman un cuerpo fructífero: las “sombrillitas” que se pueden observar creciendo en el suelo de los jardines o en los troncos de los árboles formando repisas.
La utilización de los hongos para degradar el material lignocelulósico le permite al hombre acceder a una gran cantidad de azúcares fermentables a etanol, con lo cual podríamos generar bioetanol, un combustible alternativo a los combustibles fósiles utilizados actualmente. Hoy en día, Brasil y Estados Unidos son los dos principales países productores de bioetanol y lo obtienen a partir de caña de azúcar y maíz, respectivamente, aunque son cada vez más los países que producen combustibles renovables partiendo de una materia prima distinta (Tabla 1).
         Es importante hacer notar que en México la utilización del maíz o la caña de azúcar no podrían destinarse a la obtención de biocombustibles debido a que forman la base de la alimentación de la población, sin embargo, sí podrían utilizarse todos los desechos lignocelulósicos que provienen de los jardines, los desechos forestales (aserrines) y agrícolas (paja, rastrojo, bagazo) como materia prima para obtener bioetanol. En el laboratorio de Biología Molecular de Hongos-CEIB a cargo del Dr. Jorge Luis Folch trabajamos con hongos basidiomicetos como Pycnoporus sanguineus y Bjerkandera adusta para identificar enzimas y proteínas con potencial uso para la degradación del material lignocelulósico, principalmente desechos agrícolas. Como parte del proyecto de Doctorado que realizo se ha identificado una secuencia de Bjerkandera adusta que codifica para una proteína que tiene la capacidad de rearreglar la estructura de la pared celular. ¿Cómo se logra esto? El rearreglo ocurre al separar los puentes de hidrógeno que unen a los filamentos de la celulosa, haciendo más eficiente el proceso de degradación de la lignocelulosa. Las proteínas con esta característica solamente se han descrito en plantas (expansinas) y recientemente en algunos hongos del género Trichoderma y Aspergillus (swolleninas), sin embargo, en los hongos basidiomicetos no había reportes de que tuvieran este tipo de proteínas. Estas proteínas, al que nosotros llamamos looseninas (LOOS1, del inglés loose, aflojar) en combinación con las celulasas favorecen la liberación de azúcares fermentables de sustratos como el algodón y el bagazo de agave, con lo cual se hace más eficiente el proceso. Hemos encontrado que la LOOS1 de B. adusta es capaz de tolerar un amplio rango de valores de pH, lo cual haría posible su utilización en las mismas condiciones en las que las celulasas actúan (pH 5). Uno de los propósitos del laboratorio es continuar con la búsqueda de looseninas en otros hongos basidiomicetos así como también explorar el papel que podría tener esta proteína en la estimulación del crecimiento vegetal y el micoparasitismo.

 


Rosa Estela Quiroz Castañeda estudió la licenciatura en Ciencias (Bioquímica) en la Facultad de Ciencias de la UAEM. Realizó la maestría en Ciencias Bioquímicas en el Instituto de Biotecnología de la UNAM. Es profesor de la Facultad de Ciencias Biológicas-UAEM y actualmente se encuentra finalizando el Doctorado en Ciencias Bioquímicas bajo la dirección del Dr. Jorge Luis Folch Mallol.


El Dr. Jorge Luis Folch Mallol es investigador titular del Centro de Investigación en Biotecnología (CEIB-UAEM) y miembro del SNI nivel 1. Es responsable del laboratorio de Biología Molecular de Hongos en donde actualmente se desarrollan diversas líneas de investigación relacionadas con la expresión heteróloga de proteínas como agentes potenciales para la biorremediación de suelos y aguas contaminados por xenobióticos, la construcción y análisis de una metagenotecas como una herramienta para el estudio de la biodiversidad y la obtención de actividades enzimáticas de interés biotecnológico y el estudio del sistema celulolítico de los hongos basidiomicetos para la degradación de residuos agrícolas con miras a la obtención de bioetanol.