Mecanismos y regulación de la hidrólisis enzimática de celulosa en hongos filamentosos: casos clásicos y nuevos modelos

ResumenLa celulosa es la fuente de carbono renovable más abundante de la Tierra. Sin embargo, la estructura de este polímero constituye una barrera física y química para acceder al carbono, lo que ha limitado el aprovechamiento del mismo. En la naturaleza, un pequeño porcentaje de microorganismos pueden degradarla a través de la expresión de celulasas. Dentro de estos microorganismos, uno de los grupos más activos y eficientes son los hongos filamentosos. Esta revisión describe las similitudes y diferencias de los mecanismos de acción de las celulasas y los mecanismos de regulación de su expresión para 3 de los modelos de hongos filamentosos celulolíticos más estudiados: Trichoderma reesei, Aspergillus niger y Aspergillus nidulans, y para un modelo recientemente descrito, Neurospora crassa. Se encontró que los mecanismos de acción enzimática son muy similares en todos los modelos estudiados, no así los mecanismos de regulación génica. Entender las particularidades de cada sistema es fundamental en el desarrollo de estrategias para la mejora de la producción de celulasas, ya sea proporcionando el ambiente óptimo (condiciones de fermentación) o aumentando la expresión en estos microorganismos mediante ingeniería genética.

Cellulose is the most abundant renewable carbon source on earth. However, this polymer structure comprises a physical and chemical barrier for carbon access, which has limited its exploitation. In nature, only a few percentage of microorganisms may degrade this polymer by cellulase expression. Filamentous fungi are one of the most active and efficient groups among these microorganisms. This review describes similarities and differences between cellulase activity mechanisms and regulatory mechanisms controlling gene expression for 3 of the most studied cellulolytic filamentous fungi models: Trichoderma reesei, Aspergillus niger and Aspergillus nidulans, and the recently described model Neurospora crassa. Unlike gene expression mechanisms, it was found that enzymatic activity mechanisms are similar for all the studied models. Understanding the distinctive elements of each system is essential for the development of strategies for the improvement of cellulase production, either by providing the optimum environment (fermentation conditions) or increasing gene expression in these microorganisms by genetic engineering.