Efecto de altas concentraciones de glucosa sobre la producción de amilasas y análisis del secretoma de Aspergillus niger en cultivo en medio sólido - Carrillo Sancén, Gabriela (Universidad Autónoma Metropolitana, 2017)
Las amilasas son enzimas de importancia industrial que llevan a cabo la hidrólisis del almidón. Las amilasas producidas por cultivo sumergido (CS) están sujetas a la represión catabólica por carbono en presencia de glucosa en el medio de cultivo. En cambio, el cultivo en medio sólido (CMS) ha mostrado ventajas en la producción de enzimas; entre ellas: reducir los efectos de la represión catabólica por carbono y mayores rendimientos de producción de enzimas. En el presente trabajo se evaluó el efecto de altas concentraciones de glucosa, como posible fuente represora de carbono, sobre la producción de amilasas y sobre el secretoma de Aspergillus niger cultivado en medio sólido. El presente trabajo se dividió en tres etapas. En la primera sección de resultados empleando el medio A20G0, los valores máximos de actividad glucoamilasa obtenidos al tercer día de cultivo para A. niger 10 son de 2.0 U/mL medio y de 0.38 U/mL medio para el CMS y CS respectivamente, y para A. nidulans FGCS26 son de 1.0 U/mL medio y 0.11 U/mL medio para el CMS y CS respectivamente. Debido a que con la cepa A. niger 10 se obtuvo la máxima actividad glucoamilasa se seleccionó para los análisis del secretoma. Además, en esta sección de resultados se determinó la importancia de concentrar toda la fracción mineral del medio Hill y Kafer (2001) y mantener fija la relación carbono/sales minerales al evaluar altas concentraciones de glucosa en el medio de cultivo para evitar la reducción de actividad amilasa. En la segunda sección de resultados se empleó respirometría para seguir de manera indirecta el crecimiento de A. niger 10 en CMS y seleccionar tres medios de cultivo para los análisis del secretoma. De los medios de cultivo evaluados, se seleccionó el medio A20G120 por tener la máxima tasa de producción de CO2 más alta (14.1 mg/h/gss), el medio A20G60 con la μCO2 más rápida (0.35 h-1) y el medio A20G0 se seleccionó ya que solo tiene almidón como fuente de carbono e inductor de la producción de amilasas.; En la tercera sección de resultados con el fin de obtener muestras para el secretoma de A. niger 10 en CMS en estados fisiológicos similares, se decidió tomar muestras cuando se alcanzó la máxima tasa de producción de CO2 empleando los medios seleccionados. Los resultados mostraron que proteínas sin péptido señal amino terminal, el cual es necesario para la secreción a través de un mecanismo convencional, se detectaron en los medios con altas concentraciones de glucosa; algunas de estas proteínas son proteínas “moonlighting” asociadas con patogénesis. Altas concentraciones de glucosa también produjeron mejores actividades amilasa. La actividad α-amilasa fue ocho veces mayor en los medios de cultivo con glucosa (A20G60 y A20G120) en comparación con el medio que solo contenía almidón. La actividad glucoamilasa era 29 y 20 veces mayor con las concentraciones de glucosa de 60 y 120 g/L, respectivamente, comparado con el medio que solo contenía almidón. Además, la presencia de glucosa tuvo un efecto variable en la abundancia de las isoformas de amilasas producidas por A. niger 10. Se ha reportado en diversas ocasiones que en CMS se reduce el efecto de represión catabólica por carbono en la producción de enzimas de interés industrial, aunque no se conocen las causas de esto. Pero por primera vez, se reporta el efecto de altas concentraciones de glucosa sobre la producción de enzimas de interés industrial, tal como las amilasas, mediante la descripción del secretoma. Se encontró que, un aumento en la actividad volumétrica de las amilasas producidas por A. niger 10 en CMS en presencia de altas concentraciones de glucosa en el medio de cultivo se asoció con una variación en la abundancia de las isoformas de las amilasas identificadas y a la aparición de isoformas de GlaA.