Un equipo internacional de científicos ha realizado importantes descubrimientos sobre las características genéticas del Postia placenta, un hongo que degrada extensivamente la celulosa, un componente estructural de las células vegetales
Los hallazgos, publicados en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), se han hecho en el marco del proyecto Biorenew («Biotecnología blanca para productos de valor añadido a partir de polímeros vegetales renovables: diseño de biocatalizadores a medida y nuevos bioprocesos industriales»), que recibió 9,5 millones de euros del Sexto Programa Marco (6PM) de la UE.
La lignocelulosa, que es una combinación de polisacáridos de la celulosa y lignina, contribuye a que se mantenga erguida la estructura de las paredes celulares de las plantas. Este compuesto viene a servir de «andamio» que dota a los tallos de rigidez y firmeza al entrelazar los tres componentes mencionados. La fortaleza que imprime la lignocelulosa es importante para las plantas, pero supone un impedimento para quienes pretenden producir biocombustibles.
Para este propósito, es preciso degradar las plantas y convertirlas en azúcares que puedan fermentarse y dar lugar a etanol, que sirve como combustible para el transporte. Lamentablemente para la industria, la unión de estos azúcares al complejo de la lignocelulosa es tan férrea que dificulta su extracción. Hasta ahora las iniciativas científicas se han centrado en obviar la lignina y dar con formas de separar la celulosa para degradarla en azúcares simples y fermentables. A tal efecto se han utilizado sustancias químicas muy agresivas y tratamientos a temperaturas elevadas.
Si se desea despolimerizar la lignocelulosa sin consumir tanta energía, se puede aprovechar el poder destructivo del hongo de «podredumbre parda» Postia placenta, que convierte en pulpa los árboles de los bosques y que cuesta una fortuna a la industria maderera en costes de reposición. A diferencia de otros hongos que producen una podredumbre blanca y que degradan todos los componentes de la lignocelulosa, el P. placenta separa la celulosa sin llegar a destruir la lignina.
En este estudio reciente, más de cincuenta investigadores de varios países, entre ellos Austria, República Checa, Alemania, Francia y España, aunaron fuerzas para examinar de forma sistemática el genoma y las características bioquímicas del hongo P. placenta. Tras exhaustivas investigaciones se descubrió que este hongo, pese a carecer de gen alguno para producir celulasa (enzima que degrada la celulosa), sí está dotado de una gama extraordinaria de sistemas enzimáticos que se conjugan para degradar la celulosa.
«El mundo microbiano constituye una fuente de recursos poco explorada pero abundante que puede contribuir de forma muy destacada a la descomposición de la biomasa vegetal, una de las fases iniciales de la producción de biocombustibles», informó el Dr. Eddy Rubin, director del Instituto Conjunto del Genoma (JGI) del Departamento de Energía de Estados Unidos. «El genoma del Postia placenta nos ofrece un inventario pormenorizado de las enzimas degradadoras de biomasa que poseen éste y otros hongos.»
En la actualidad las investigaciones se centran en la extracción de azúcares de hierbas perennes y árboles de rápido crecimiento como el álamo que se cultivan específicamente para servir como biomasa para biocombustibles. Encontrar una mezcla adecuada de enzimas que permita acelerar este proceso sería muy valioso para sacar el máximo partido a la biomasa con el menor gasto posible de energía.
«En este tema la naturaleza nos da algunas pistas», señaló el Dr. Dan Cullen, de Forest Products Laboratory (Estados Unidos). «A lo largo de su evolución, el Postia se ha distanciado de los mecanismos enzimáticos convencionales para atacar la materia vegetal. Según hemos constatado, se sirve de todo un arsenal de pequeños agentes oxidantes para perforar las paredes celulares de la planta, penetrar en ellas y despolimerizar la celulosa. Este proceso biológico nos abre la puerta a métodos más eficaces, ecológicos y económicos en cuanto a consumo energético para favorecer la degradación de la lignocelulosa.»
La información genética recabada por estos científicos ayuda enormemente a comprender la compleja maquinaria bioquímica que permite a los hongos de podredumbre parda destruir la madera con tanta facilidad. Se espera que estos hallazgos sean el primer paso hacia innovaciones de gran calado en la industria de los biocombustibles.
«Por primera vez hemos podido comparar los mapas genéticos de hongos de podredumbre parda, blanca y blanda que tan importante papel desempeñan en el ciclo del carbono de nuestro planeta», señaló el Dr. Randy Berka, de Novozymes, Inc. (Estados Unidos). «Gracias a estos estudios comparativos comprenderemos mejor los distintos mecanismos y procesos químicos que tienen lugar en la degradación de la biomasa lignocelulósica. Con esta clase de información en sus manos, los biotecnólogos de la industria podrían idear nuevos métodos para incrementar la eficiencia y reducir los costes que acarrea la conversión de biomasa en la producción de combustibles renovables y productos químicos intermedios.»
Para obtener más información, consulte:
Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS):
http://www.pnas.org/
Biorenew:
http://www.biorenew.org
Joint Genome Institute del Departamento de Energía de Estados Unidos:
http://www.jgi.doe.gov/
Fuente: CORDIS