Efecto del contacto con el aire, el estrés osmótico y el estímulo de exploración del micelio sobre la producción de lovastatina en Aspergillus terreus - Ávila Cisneros, Nayeli (Universidad Autónoma Metropolitana, 2009)
La lovastatina es un metabolito secundario producido industrialmente por el hongo Aspergillus terreus. Durante años se ha usado en el tratamiento de enfermedades coronarias, debido a la ayuda que representa al reducir los niveles de colesterol en sangre humana. Esto ha intensificado la producción de lovastatina en los diferentes sistemas, particularmente el cultivo líquido o Fermentación Líquida (FL). Sin embargo, en años recientes la investigación realizada por muchos grupos de trabajo ha demostrado que un cultivo alternativo para la producción de éste y otros metabolitos secundarios puede ser el representado por la Fermentación Sólida (FS). Nuestro grupo de trabajo demostró que la producción de lovastatina en FS utilizando un soporte inerte como el poliuretano (PUF), se eleva considerablemente, mostrando claramente que existe una fisiología especial del medio sólido, en comparación con la fisiología del medio líquido, siendo esta la principal razón en el aumento de producción del metabolito de interés. Sin embargo a pesar de la importancia del cultivo sólido en la producción de metabolitos secundarios (particularmente lovastatina), la comprensión acerca de los mecanismos que regulan esta fisiología son aun limitados y poco conocidos. Por esta razón, en este trabajo se consideró importante estudiar los factores o señales ambientales que inducen esta fisiología, planteando hipotéticamente 3 estímulos ambientales que potencialmente dispararían este comportamiento en FS. Estos son: 1) estímulo de exploración (inmovilización) del micelio, que lo induce a explorar, colonizar y superar barreras; 2) efecto producido por la concentración de nutrientes-estrés osmótico, y 3) efecto producido por la interfase con el aire, estudiado en muchos experimentos variando la frecuencia de contacto con un ambiente líquido ( frecuencia de mojado FM). Todos los estímulos fueron evaluados tanto en ambientes líquidos o sistemas de FL y en ambientes sólidos en contacto con el aire. Incluso, se diseñaron algunos sistemas de cultivo novedosos para estudiar estas combinaciones de estímulos y evaluar su efecto en: producción de lovastatina, crecimiento y producción específica (PE). Se encontró un efecto importante al estudiar el efecto del estímulo de exploración en un ambiente líquido, encontrándose un fuerte incremento de la producción específica de lovastatina en micelio con este estímulo (inmovilizado), incrementándose este parámetro en Δ = 157 g/mg. En el modelo desarrollado para estudiar el estímulo de exploración en contacto con el aire (cajas de Petri) se confirmó el efecto del estímulo de exploración sobre la producción de lovastatina, aunque las PEs obtenidas en este sistema fueron menores, cercanas a las obtenidas en FL. Sin embargo, si se observó un incremento en la PE al poner barreras al crecimiento (uso de una membrana) que estimularan la necesidad de explorar del micelio. También se observó que en este sistema que contenía la membrana y denominado CM y así como SM medio desarrollado sobre solo agar, la producción subió al usar medio concentrado 2.5X, siendo mayor el incremento en el medio CM, lo cual representa el estímulo del incremento en la concentración de nutrientes en una combinación con estímulo de exploración y contacto con el aire. Profundizando en este experimento, se encontró que este incremento se debe a la acción combinada de dos fenómenos. Se demostró que el estrés osmótico es responsable de parte del incremento y que la mayor disponibilidad de nutrientes representa la otra parte del incremento para este ambiente de contacto con el aire. El efecto más importante, sobre la producción y la PE se encontró en los experimentos realizados en un ambiente sólido (al estudiar el efecto de contacto con el aire), con medio concentrado (2.5X) al que se le varió el contacto con el líquido. Evidentemente, en estos experimentos se conjuntaron los estímulos de exploración del micelio y el del medio concentrado, y se varió el contacto con el líquido. Aquí el rango de PEs encontrados varió entre 21.6 a 515 µg/gss (Δ = 494) respecto a los resultados obtenidos en cultivo a concentración de nutrientes 1x. Un contacto con el líquido con frecuencias de mojado altas (cada 5 minutos) disminuyó la producción al nivel de FL. Al espaciar los baños desde cada 2 h hasta cada 10 h, se llegó a niveles similares al los la FS normal. Niveles mayores fueron obtenidos en los cultivos con baños más espaciados: es decir cada 12 h hasta cada 24 h. La producción de lovastatina fue sobresaliente en la FM 12 h, con una producción 63.1% mayor a la de la FS normal en PUF. Inesperadamente, también la producción obtenida en el Control 2 fue alta, produciendo 18 mg lov/g MS; siendo esta 27.6% mayor que la FS normal. Es importante destacar que, este proceso no requiere ninguna operación como baños periódicos, sólo tener el medio líquido junto, lo cual puede ser manifestado como una atmósfera de humedad. Así, la FS híbrida con baños cada 12 h y el tipo de FS utilizado como Control 2 mostraron resultados interesantes desde un punto de vista tecnológico, ya que prometen ser la base de sistemas de cultivo novedosos para una mayor producción de lovastatina. Desde un punto de vista básico, los resultados obtenidos en este trabajo indican que el estímulo de exploración, el estrés osmótico y la mayor disponibilidad de nutrientes, junto con el contacto con el aire, son señales ambientales importantes que contribuyen a disparar y establecer la “fisiología particular del medio sólido” en el hongo.