Perfil inicial del proteoma intracelular de biopelículas de Aspergillus niger / Initial intracellular proteome profile of Aspergillus niger biofilms

Se realizó un perfil inicial del proteoma de biopelículas de Aspergillus niger ATCC 10864 desarrolladas sobre tela de poliéster mediante 2D-PAGE y análisis MS-TOF y comparado con el proteoma de cultivos sumergidos convencionales de micelio libre. De ambos tipos de cultivo se analizó un número de muestras proteicas de geles 2D-PAGE mediante MS-TOF y los resultados se compararon con la base de datos NCBI nr disponible para esta especie. Los mapas proteómicos mostraron patrones diferentes de expresión en cada caso. En cultivo de biopelículas, el 19% y el 32% de las muestras seleccionadas fueron sobre-expresadas y diferencialmente expresadas, respectivamente. Por el contrario, en cultivos sumergidos en micelio libre el 44% y el 7% de las muestras seleccionadas fueron sobre-expresadas y diferencialmente expresadas, respectivamente. Aunque preliminares, los resultados presentados en este trabajo muestran que existen diferencias significativas entre los proteomas de biopelículas y micelio libre de A. niger. Parece ser que la adhesión celular es el estímulo más importante para el desarrollo de biopelículas, las cuales son la base de la Fermentación por Adhesión a Superficies.

An initial profiling of the intracellular proteome of Aspergillus niger ATCC 10864 biofilm cultures developed on polyester cloth was carried out by using 2D-PAGE and MS-TOF analysis and it was compared to the proteome of conventionally grown free-living submerged cultures. A number of 2D-PAGE protein spots from both types of cultures were subjected to MS-TOF analysis and data interrogation of the NCBI nr database available for this species. Proteomic maps showed different expression patterns in both culture systems with differentially expressed proteins in each case. In biofilm cultures, 19% and 32% of the selected protein spots were over-expressed and differentially expressed, respectively. On the contrary, in free-living cultures, 44% and 7% of the selected protein spots were over-expressed and differentially expressed, respectively. Although preliminary, results presented in this paper show that there are significant differences between the proteomes of A. niger biofilm and free-living mycelia. It seems that cell adhesion is the most important stimulus responsible for biofilm development which is the basis of Surface Adhesion Fermentation.

Differential gene expression of some lignocellulolytic enzymes in Aspergillus niger biofilms

A preliminary evaluation of transcriptional gene expression in Aspergillus niger ATCC 10864 biofilms developed on polyester cloth was carried out. The expression analysis of genes encoding some lignocellulolytic enzymes and some regulatory genes by means of RT-PCR showed that eng1, eglC, exo, eglA, eglB and xynB genes are differentially expressed in biofilm fermentation either time-related or through the production of more than a transcript as compared to A. niger grown in submerged fermentation. Likewise, the regulatory genes xlnR and creA showed time-related expression patterns that were different in both fermentation systems. Results attained in this work contribute with an initial molecular evidence of differential gene expression as well as differential gene regulation patterns in fungal biofilms that may be related to cell adhesion.

Se realizó una evaluación génica preliminar a nivel transcripcional de biopelículas de Aspergillus niger ATCC10864 desarrolladas sobre poliéster respecto a algunas enzimas lignocelulolíticas. El análisis de expresión de genes de enzimas lignocelulolíticas y genes reguladores mediante RT-PCR mostró que los genes eng1, eglC, exo y eglA, eglB y xynB son diferencialmente expresados ya sea temporalmente o mediante más de untranscripto en comparación con cultivos sumergidos. Asimismo, los genes reguladores xlnR y creA mostraron patrones temporales de expresión distintos en ambos sistemas. Los resultados obtenidos aportan la evidencia molecular inicial de expresión diferencial de genes en biopelículas así como patrones de regulación diferencial muy probablemente ligada a la adhesión celular.

Surface adhesion fermentation: a new fermentation category / Fermentación por adhesión a superficies: una nueva categoría fermentativa

Se resume el conocimiento básico sobre la fermentación en estado sólido y la formación de biopelículas y se relaciona con los procesos de adhesión celular, cubriendo puntos de vista de ingeniería y de biología molecular. Contrariamente a la creencia común, la ventaja de la fermentación en estado sólido esta relacionada a la adhesión de los hongos a partículas sólidas y no al bajo contenido de agua. Por lo tanto, la fermentación en estado sólido y la fermentación en biopelículas (erradamente conocida como inmovilización por adsorción) son variantes técnicas del mismo proceso biológico y deben ser referidas como Fermentación por Adhesión a Superficies.

Biopelículas de Aspergillus niger para la producción de celulasas: algunos aspectos estructurales y fisiológicos / Aspergillus niger biofilms for celulasas production: some structural and physiological aspects

Se evaluaron biopelículas de aspergillus niger desarrolladas sobre tela de poliéster en dos aspectos fundamentales inherentes al crecimiento sobre superficies: la estructura y el comportamiento fisiológico específicamente relacionado con la producción de celulasa. La estructura de la biopelícula fue evaluada usando microfotografías de microscopía electrónica de barrido (SEM) desde el momento de la inoculación y adsorción de esporas hasta las 120 horas de crecimiento. Nuestros resultados demuestran que la formación de la biopelícula ocurre en tres fases: la adhesión, la cual es fuertemente favorecida por la hidrofobicidad de las esporas de Aspergillus; la fase de crecimiento inicial y desarrollo, que se inicia con la germinación de la espora entre las 4 y 10 horas y continua hasta las 24 horas cuando ya se percibe la colonización casi total de la superficie; y finalmente la fase de maduración en la cual la densidad de biomasa se incrementa notablemete desde las 48 horas hasta las 120 horas; se observa, además en este momento una organización interna de canales, tambien reportada para biopelículas bacterianas, que aseguran el flujo interno de la biopelícula. Además, la actividad celulolítica de las biopelículas fue evaluada, siendo hasta 40 por ciento mayor que en los cultivos sin soporte de crecimiento (durante el transcurso de la fermentación), lográndose un incremento del 55 por ciento en la productividad. Estos resultados son concordantes con el comportamiento de la gran mayoría de microorganismos que crecen sobre superficies, los cuales muestran por lo general una mayor actividad metabólica resultante de una expresión genética diferencial. Este trabajo es un primer intento por establecer la estructura y fisiología de las biopelículas de hongos filamentosos de interés industrial en respuesta a la escasa información existente, en comparación con el minucioso y vasto estudio de biopelículas bacterianas y de levaduras patógenas.