Su apariencia sin pretensiones puede hacer que las plantas o los animales los eclipsen en sus hábitats naturales, pero los hongos juegan un papel clave en el mantenimiento de sus ecosistemas. Desde la descomposición de la hojarasca y la descomposición de la madera en los bosques hasta la limpieza de suelos y aguas contaminadas, enzimas fúngicasse caracterizan por su uso potencial en una amplia variedad de desafíos energéticos y ambientales.
Las secretomas fúngicas, esas colecciones de todas las moléculas secretadas por una célula, contienen enzimas que pueden descomponer los componentes de la pared celular de las plantas como la celulosa, la hemicelulosa y la lignina. Estas capacidades los hacen interesantes para los investigadores de bioenergía que buscan formas rentables de convertirplanta en masa en combustibles de transporte alternativos sostenibles. En un estudio publicado en línea el 19 de julio de 2016 en Plos UNO , un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Harvard y la Institución Oceanográfica Woods Hole WHOI realizó un análisis comparativo de los secretomos de cuatro hongos ascomicetos filamentosos recientemente aislados y secuenciados para aprender más sobre la variedad de vías que implementan para descomponer el carbonocompuestos.
"Mientras que las secretomas de organismos modelo como la podredumbre blanca Basidiomycete Phanerochaete chrysosporium y miembros de la Aspergillus el género se ha caracterizado bien, se sabe poco sobre las capacidades enzimáticas de los aislamientos ambientales. Por lo tanto, los mecanismos de degradación del carbono por muchos hongos del suelo ubicuos siguen siendo poco conocidos ", dijo la primera autora del estudio Carolyn Zeiner, ahora asociada de investigación postdoctoral en BostonUniversidad. "Este trabajo sugiere que una comunidad de especies de hongos más taxonómica y mecanísticamente diversa contribuye a la degradación ambiental de la lignocelulosa más allá de los basidiomicetos tradicionales de la pudrición de la madera".
Investigación de hongos posible gracias al programa FICUS
La investigación fue posible gracias a una iniciativa científica colaborativa llamada Instalaciones que integran colaboraciones para la ciencia del usuario FICUS que ofrece a los investigadores las capacidades de dos instalaciones de usuario de la Oficina de Ciencia del DOE: el Instituto Conjunto del Genoma del Departamento de Energía de EE. UU. DOE JGI en LawrenceBerkeley National Laboratory Berkeley Lab, y el Environmental Molecular Science Laboratory EMSL en Pacific Northwest National Laboratory.
Como se describe en la propuesta FICUS presentada por Colleen Hansel de WHOI y Cara Santelli de la Universidad de Minnesota, el equipo busca identificar las vías de degradación del carbono de ascomiceto filamentoso hongos. Un aspecto del proyecto se centra en comprender el papel de los oxidantes de manganeso Mn en la degradación del carbono. Las enzimas y los productos de Mn producidos por los hongos oxidantes de Mn se encuentran entre los oxidantes más fuertes conocidos en el planeta, y desempeñan papeles clave para ayudarpara descomponer incluso las formas más recalcitrantes de lignocelulosa.
Para el estudio, el equipo estudió cuatro hongos oxidantes de Mn II que se sabe que juegan un papel en la limpieza de aguas contaminadas con metales: Alternaria alternata SRC1lrK2f , Stagonospora sp . SRC1lsM3a y Pyrenochaeta sp . DS3sAY3a todos fueron aislados de los sistemas de tratamiento de drenaje de minas de carbón en el centro de Pensilvania; Paraconiothyrium sporulosum AP3s5-JAC2a se aisló de un lago de agua dulce remediado en Massachusetts. Los cuatro hongos habían secuenciado y anotado sus genomas como parte del proyecto FICUS para permitir la caracterización genómica y proteómica de enzimas involucradas en la oxidación de manganeso y carbono por estos aislamientos.
Aprovechando herramientas en instalaciones nacionales de usuarios
Al comparar la composición y la diversidad funcional de los secretomos con la espectrometría de masas en EMSL, el equipo pudo identificar varias enzimas que degradan la lignocelulosa para futuros estudios ". Nuestro principal hallazgo fue que estos hongos generan una amplia variedad de enzimas activas en carbohidratosque puede oxidar directamente el carbono lábil y recalcitrante, además de un conjunto diverso de enzimas accesorias activas redox que atacan indirectamente la lignocelulosa formando especies reactivas de oxígeno ", dijo Zeiner." La robusta maquinaria enzimática de estas cuatro especies de ascomicetos, combinada con su conocidola capacidad de degradar la celulosa y generar oxidantes fuertes como los complejos acuosos de Mn III y los óxidos de Mn III / IV en fase sólida, sugiere un papel para estas especies en la conversión de lignocelulosa en el medio ambiente, lo cual es particularmente intrigante dado que la lignina ambientalse cree que la degradación se lleva a cabo principalmente por hongos basidiomicetos "
Zeiner señaló que tener acceso a las capacidades del DOE JGI y EMSL "demostró ser una herramienta poderosa para explorar los mecanismos moleculares de la degradación del carbono por los microbios del suelo".
Explicó los recursos que el equipo utilizó en estas instalaciones nacionales de usuarios. "A través de la colaboración con EMSL, utilizamos instalaciones de espectrometría de masas de última generación y aprovechamos la experiencia en métodos proteómicos cuantitativos y comparativos, específicamente etiquetas isobáricas paracuantificación relativa y absoluta iTRAQ: para identificar más de 1.300 proteínas secretadas por especie. Además, trabajamos estrechamente con los bioinformáticos de EMSL para desarrollar una tubería personalizada para el análisis de datos de proteínas y la anotación funcional que ahora se está implementando con éxito en otros proyectos proteómicos de EMSL.A través de la colaboración con JGI, secuenciamos los genomas de nuestros cuatro Ascomicetos, lo que resultó en un aumento del 400 por ciento en el número de coincidencias de proteínas que pudimos obtener en comparación con la búsqueda de nuestros conjuntos de datos contra los genomas de especies estrechamente relacionadas. Esto mejoró enormemente nuestra capacidadpara aprovechar nuestros grandes conjuntos de datos para sacar conclusiones biológicas sobre el papel de estas especies en caciclismo de rbon.Finalmente, colaboramos con los bioinformáticos JGI para generar secretomos predichos basados en el genoma de las cuatro especies, lo que mejoró la anotación funcional de nuestros datos experimentales, ayudó a identificar las proteínas intracelulares que se liberaron en el secretoma por lisis y proporcionó asignaciones más robustas de carbohidratos.enzimas activas CAZymes "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Instituto Conjunto del Genoma . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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