CINDEFI   05381
CENTRO DE INVESTIGACION Y DESARROLLO EN FERMENTACIONES INDUSTRIALES
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
Aspergillus kawachii Produce una poligalacturonasa ácida inducible
Autor/es:
BYRNE, CRISTIAN; ROJAS, NATALIA LORENA; VOGET, CLAUDIO ENRIQUE; CAVALITTO, SEBASTIÁN FERNANDO
Lugar:
La Plata
Reunión:
Simposio; II Simposio Argentino de Procesos Biotecnológicos; 2012
Institución organizadora:
CINDEFI
Resumen:
Las pectinas se encuentran entre los
principales constituyentes de la pared celular de los vegetales. Diversos
estudios muestran a la pectina formada por varios dominios o regiones. Una de
ellas es el homogalacturonano (HG), que es un polímero lineal formado por
residuos de ácido D-galacturónico (AGA) unidos mediante enlaces α-D-(1→4).
El hongo filamentoso Aspergillus kawachii
IFO 4308 se caracteriza por producir diversos tipos de pectinasas. De ellas las
más ampliamente estudiadas han sido las poligalacturonasas (PGasas), que son glicosidasas
que hidrolizan las uniones α-D-(1→4) de AGA en el HG.
Las denominadas PGasas ácidas tienen la propiedad de ser activas aún a valores
de pH cercanos a 2. El atractivo
tecnológico que presentan las PGasas ácidas es que las condiciones de actividad
resultan muy interesantes para su uso en extracción de pectina y/o maceración,
ya que en dichas condiciones de acidez es más fácil evitar la contaminación de
la mezcla de reacción. Una de estas enzimas, denominada PG1, es la PGasa ácida dominante cuando
se emplea glucosa como fuente de carbono, y la misma ya ha sido purificada,
caracterizada y clonada por el grupo de enzimas hidrolíticas del CINDEFI.
El presente trabajo tiene por objeto realizar
un screening de las PGasas activas a pH 2,2 de cultivos de A. kawachii con pomaza de limón como fuente de carbono y energía, y
demostrar que en presencia de pomaza se induce y predomina una PGasa ácida
diferente a la PG1,
a la que se la ha denominado PG1.
Metodología
A. kawachii se cultivó en un medio
líquido a base de sales, triptona y pomaza de limón como fuente de carbono. El
cultivo se realizó en erlenmeyer agitado a 30°C y 200 rpm durante 30 horas en oscuridad. Una
vez finalizado, el cultivo se filtró a través de tela muselina y prefiltros de
fibra de vidrio. Volúmenes de 20 ml se transfirieron a tubos Falcon y se
liofilizaron. Para el screening de actividad PGasa, el liofilizado se
resuspendió con 2,5 ml de agua destilada, se centrifugó 5 minutos en
microcentrífuga (6000 rpm) para eliminar cualquier resto de material insoluble
y se desaló con una columna PD-10 equilibrada con buffer acetato de sodio (AcB)
20 mM pH
5,0. Se realizó una cromatografía de intercambio iónico de las PGasas mediante
una columna Resource Q 1ml equilibrada con el mismo buffer. Luego de adicionar
500 μl de muestra, la columna se lavó con 5 volúmenes de AcB y se eluyó con un
gradiente lineal de NaCl (0-500
mM en el buffer). La velocidad de flujo fue de 1 ml/min
y el volumen de las fracciones fue de 1 ml. La actividad PGasa se determinó
empleando ácido poligalacturónico (APG) como sustrato y midiendo el incremento
de grupos reductores por el método de Somogyi-Nelson. El valor de pH para determinar
la actividad PGasa ácida se fijó en 2,2 debido a que a valores de pH más bajos
se observa una disminución significativa de la solubilidad del APG, con
formación de agregados. Para verificar la existencia de una enzima activa a pH
2,2 que difiere de la PG1,
se realizaron cromatografías similares usando como muestra una suspensión de
PG1 recombinante, ya sea sola o bien combinada con fracciones activas asociadas
a la PG1.
Resultados
y conclusiones
En experimentos previos se demostró que el
filtrado de un cultivo de Aspergillus
kawachii (empleando tanto glucosa como pomaza de limón como fuente de
carbono) produce dos picos bien resueltos de actividad PGasa a pH 2,2 cuando se
aplica a una columna Resource Q equilibrada con AcB 20 mM pH 5,0 y se eluye con
un gradiente lineal de NaCl. Los picos se observaron a una concentración de
NaCl en el eluyente de 150 y 350
mM, y se atribuyeron a PG1 y PG1, respectivamente.
Aunque ambos picos se observan en los cultivos ya sea con glucosa o con pomaza,
la distribución de la actividad PGasa a pH 2,2 varía marcadamente con la fuente
de carbono empleada. Mientras que en un medio con glucosa el pico predominante
corresponde a la PG1,
al emplear pomaza de limón el pico principal es el correspondiente a la PG1.
En el presente trabajo se comprobó la
presencia de ambos picos y el predominio de la PG1 cuando se emplea pomaza de limón como fuente
de carbono. Los resultados se muestran en la figura 1:
Fig. 1. Cromatograma de intercambio aniónico de PGasas
activas a pH 2,2 producidas por A.
kawachii en medio con pomaza de limón. 500 μl de
muestra proveniente de un cultivo de 30 horas se inyectaron en una columna
Resource Q 1 ml equilibrada con AcB 20 mM pH 5,0. Se lavó con 5 volúmenes de
columna y se eluyó con un gradiente lineal de NaCl en el buffer de 0 a 500 mM a lo largo de 20
volúmenes de columna. La velocidad de flujo fue de 1 ml/min y el volumen de las
fracciones recolectadas fue de 1 ml.
Para demostrar que el pico
correspondiente a una concentración de NaCl 150 mM corresponde a una
enzima distinta a la PG1,
se realizó una cromatografía empleando las mismas condiciones pero utilizando
como muestra una dispersión de PG1 recombinante purificada (920 mU/ml a pH
2,2). Se observó un pico de actividad que corresponde a una concentración de
NaCl en el eluyente del orden de los 350 mM. Los resultados se observan en la figura
2.
Por otro lado se
juntaron las tres fracciones más activas (12-14) de la cromatografía
correspondiente a la figura 1, se desalaron con una columna PD-10 equilibrada
con AcB 20 mM
pH 5,0, y se mezclaron con 800 mU de PG1 recombinante purificada. El
cromatograma resultante se observa en la figura 3.
Fig. 2. Cromatograma de intercambio aniónico
correspondiente a la enzima PG1 recombinante purificada. 500 μl de una dispersión de PG1 recombinante purificada se inyectaron
en una columna Resource Q 1 ml equilibrada con AcB 20 mM pH 5,0. Se lavó con 5
volúmenes de columna y se eluyó con un gradiente lineal de NaCl en el buffer de
0 a 500 mM a lo largo de 20
volúmenes de columna. La velocidad de flujo fue de 1 ml/min y el volumen de las
fracciones recolectadas fue de 1 ml.
Fig. 3. Cromatograma de intercambio aniónico
correspondiente a una mezcla de PG1 recombinante purificada con las fracciones
12-14 de la fig.1. 500 μl de muestra se inyectaron en
una columna Resource Q 1 ml equilibrada con AcB 20 mM pH 5,0. Se lavó con 5
volúmenes de columna y se eluyó con un gradiente lineal de NaCl en el buffer de
0 a 500 mM a lo largo de 20
volúmenes de columna. La velocidad de flujo fue de 1 ml/min y el volumen de las
fracciones recolectadas fue de 1 ml.
Los resultados anteriores confirman que PG1 y
PG1 son dos enzimas cuyas propiedades bioquímicas difieren lo suficiente como
para poder separarlas cromatográficamente. Por otra parte, las diferencias
cuantitativas observadas de acuerdo a la fuente de carbono empleada podrían
indicar que PG1 es una enzima constitutiva, mientras que PG1 es una enzima
cuya síntesis se induce por los componentes de la pectina presente en la pomaza
de limón. La separación mediante cromatografía de intercambio aniónico será por
lo tanto un punto clave en la subsiguiente purificación de la enzima inducible.