Daniel Ramón^1,2_, Josep Vicent Forment^1,2, Andrew MacCabe², Margarita Orejas², Juan Antonio Tamayo² y Luisa Ventura²

 

¹Departamento de Medicina Preventiva y Salud Pública, Universitat de València.

²Instituto de Agroquímica y Tecnología de Alimentos, CSIC

 

Buena parte de la biotecnología microbiana se basa en el empleo de tres grandes grupos microbianos: las bacterias ácido lácticas, las levaduras y los hongos filamentosos. Cuando se analiza la relevancia académica los dos grupos que implican microorganismos eucariotas la balanza suele declinarse hacia las levaduras, tanto por su uso como modelo biológico de experimentación como por su empleo en las industrias de la fermentación alcohólica. Como muestra baste citar que en junio de 2005 una búsqueda en PubMed de referencias con la palabra “yeast” rendía 134749 referencias mientras que con “filamentous fungi” tan sólo daba 4263.

 

Este olvido no es justo, sobre todo si consideramos que también los hongos filamentosos pueden ser un buen modelo biológico, sin duda más próximo a los eucariotas superiores que las levaduras, ya que tienen estructura pluricelular y pueden ser patógenos de animales y plantas. Además estos microorganismos son la base de un buen número de industrias de fermentación como las destinadas a la producción de antibióticos, enzimas, ácidos orgánicos o vitaminas que implican un negocio de millones de euros al año.  Finalmente habría que considerar que los hongos filamentosos tienen un papel primordial en el reciclaje de la Naturaleza.

 

El motivo de esta presentación es revisar el estado actual del conocimiento en este grupo microbiano y delimitar algunas perspectivas de investigación aplicada en el futuro, fundamentalmente en el campo de la agroalimentación.

 

Desde hace bastantes años existen técnicas de manipulación genética para levaduras que han permitido generar mutantes dirigidos y silenciar o exacerbar la expresión de determinados genes. Por el contrario, aun existen dificultades en la aplicación de técnicas de ingeniería genética en muchos hongos filamentosos aunque cada vez se dispone de más herramientas que facilitan el análisis genético. En este sentido, nuestro grupo en el IATA recientemente ha puesto a punto un método que permite dirigir la disrupción secuencial de genes en el hongo filamentoso modelo Aspergillus nidulans.

 

Esta técnica puede ser extrapolable a otros hongos filamentosos y cobra especial importancia al disponerse en la actualidad de la secuencia completa del genoma de varios hongos filamentosos como Aspergillus fumigatus (http://www.sanger.ac.uk/Projects/A_fumigatus/), A. nidulans (http://aspergillus-genomics.org/), Magnaporthe grisea (http://www.broad.mit.edu/annotation/fungi/magnaporthe/) o Neurospora crassa (http://biology.unm.edu/biology/ngp/home.html). A todo ello hay que añadir los primeros estudios sobre el proteoma de algunos de estos hongos en diversas condiciones fisiológicas, la aparición de los primeros arrays de DNA fúngico (4) y también la publicación de estudios pioneros en metabolómica. Estos avances en biología molecular, genómica, transcriptómica, proteómica y metabolómica plantean posibilidades de investigación impensables tan sólo unos años atrás.

 

El uso de estas nuevas tecnologías en distintas facetas de la investigación aplicada va a rendir resultados de indudable relevancia industrial. Por ejemplo, uno de los problemas más acuciantes de la industria agroalimentaria es la contaminación de las materias primas, fundamentalmente granos, por hongos flamentosos productores de aflatoxinas. Los avances en transcriptómica han permitido determinar un buen número de genes implicados en la ruta de síntesis de estas toxinas y con ello definir nuevas estrategias de control de su producción. De forma similar, en nuestro grupo de trabajo, el estudio del genoma de A. nidulans nos ha permitido definir la presencia de varias decenas de genes que codifican posibles transportadores de azúcares. Estos transportadores son dianas biotecnológicas de relevancia ya que muchos de estos azúcares actúan como señales de inducción o represión de la  síntesis de enzimas extracelulares de interés en la industria agroalimentaria. Su disrupción o sobreexpresión, unida a estrategias de ingeniería metabólica que permitan la hipersecreción de los enzimas o estudios sobre su procesamiento y secreción, darán lugar a cepas hiperproductoras en fermentación. En relación con estas estrategias los estudios encaminados a sobreproducir proteínas de mamífero en hongos filamentosos se verán favorecidas por estos avances.

 

Finalmente, el uso de la ingeniería metabólica para crear nuevas rutas o modificar las ya existentes de forma que produzcan nuevos metabolitos fúngicos de interés industrial (aromas, colorantes, vitaminas) aparece como una clara estrategia futura de investigación. Incluso usos más extraños de los hongos filamentosos como la aplicación de células fúngicas en la generación de biosensores puede resultar una alternativa de futuro.