Análisis genómico y metagenómico para la búsqueda de proteínas con utilidad en deconstrucción de lignocelulosa

La creciente demanda de combustibles fósiles y los pronósticos de la industria petrolera internacional demandan la necesidad de nuevos sistemas combustibles como el bioetanol. Actualmente, los desechos lignocelulósicos se definen como las principales materias primas para la producción de bioetanol y otros productos valorizables en los esquemas de biorrefinación. Sin embargo, la deconstrucción de la biomasa vegetal constituye un reto para la factibilidad y sostenibilidad de las biorrefinerías. La organizada estructura polimérica y composición química de la lignocelulosa define la recalcitrancia de este material, y a la vez se necesitan de múltiples proteínas para su degradación, entre ellas: proteínas amorfogénicas, celulasas, xilanasas, esterasas y peroxidasas. Los enfoques genómicos y metagenómicos complementados con estudios de ecología clásica, permiten el análisis integral de la biodiversidad y recursos genéticos de un ecosistema determinado. Atendiendo a los criterios anteriores, el objetivo general de este trabajo fue: “Analizar genes y/o proteínas con utilidad en la deconstrucción de lignocelulosa para su conversión en materias primas de interés para las biorrefinerías”. Se identificaron las poblaciones bacterianas degradadoras de bagazo de caña de azúcar mediante una librería de ARNr16S obtenida de un metagenoma de bagazo de caña de azúcar, y se evidenciaron distantes relaciones filogenéticas con las secuencias de referencias. A la vez se realizó la caracterización bioquímica y estructural de una expansina de Schizophyllum commune con utilidad en la liberación de glucosa y N-acetilglucosamina a partir de celulosa cristalina y quitina. Para complementar los estudios anteriores, se estudiaron las actividades ligninolíticas de cuatro hongos, los cuales mostraron capacidad para colonizar diferentes sustratos lignocelulósicos. Aspergillus caesiellus H1 fue aislado de bagazo de caña de azúcar en fermentación; mientras Cadophora sp. TS2, Emericellopsis sp. TS 11 y Pseudogymnoascus sp. TS12 fueron aislados de la esponja marina Steletta normani. Estos ascomicetos mostraron novedosos perfiles de enzimas lignocelulolíticas respecto a termotolerancia, haloestabilidad y temperatura y pH óptimos.