Análisis de actividades enzimáticas de interés biotecnológico en levaduras aisladas desde el Altiplano chileno

Abstract

Las levaduras son un grupo de microorganismos heterogéneo, que presentan un perfil nutricional diverso y capacidad de adaptarse a diferentes hábitats. En la última década ha aumentado la búsqueda de enzimas de origen microbiano para su uso en procesos industriales, que permitan disminuir la temperatura del proceso y el consumo energético. Es por esto, que se ha puesto énfasis en el estudio de las levaduras que viven y se desarrollan en ambientes fríos. El Altiplano chileno es un ambiente extremo, con baja presión atmosférica y concentración de oxígeno, y con variaciones térmicas diarias que oscilan entre 30°C durante el día y -10°C a -20°C por la noche. Las levaduras que habitan estos ambientes han adquirido adaptaciones claves, como la producción de enzimas activas en frío, que les han permitido colonizar y crecer en ambientes con bajas temperaturas. Estas enzimas tienen un alto potencial comercial por su aplicación en la industria farmacéutica, alimentaria y papelera, entre otras. El objetivo principal del presente seminario de título fue analizar siete actividades enzimáticas en 27 levaduras aisladas desde suelos del Altiplano chileno. En los ensayos en colonias se determinó la presencia de actividad celulasa, esterasa, gelatinasa, glutenasa, fitasa, invertasa y xilanasa. Además, se realizaron ensayos de actividad extracelular para celulasa, esterasa e invertasa. En los ensayos de celulasa dos de las cepas estudiadas, Vishniacozyma tephrensis y Leucosporidium muscorum, mostraron actividad extracelular. De la misma manera, en los ensayos de esterasa, las cepas estudiadas Holtermanniella festucosa y Naganishia albidosimilis mostraron actividad extracelular. En los ensayos de invertasa, las cepas estudiadas Rhodotorula Kratochvilovae y [Candida] saitoana mostraron leve actividad extracelular. También, se logró determinar la presencia de secuencias peptídicas homólogas a las enzimas estudiadas en los genomas de las 27 levaduras aisladas del Altiplano chileno, de las cuales seis corresponden a celulasas, 24 a esterasas, cinco a fitasas y nueve a xilanasas. Finalmente, se concluyó que se pudo determinar, de manera experimental e in silico, la presencia de actividades enzimáticas de interés comercial en levaduras aisladas del Altiplano chileno, siendo la esterasa una de las actividades más común en los ensayos en colonia y la más común dentro del análisis de secuencias peptídicas.

Yeasts are a heterogeneous group of microorganisms that have a diverse nutritional profile and the ability to adapt to different habitats. In the last decade, there has been an increase in the search for microbial-origin enzymes for use in industrial processes, aimed at reducing process temperature and energy consumption. For this reason, there has been an emphasis on studying yeasts that live and develop in cold environments. The Chilean Altiplano is an extreme environment, with low atmospheric pressure and oxygen concentration, and daily thermal variations ranging between 30°C during the day and -10°C to -20°C at night. The yeasts that inhabit these environments have acquired key adaptations, such as the production of cold-active enzymes, which have allowed them to colonize and grow in low-temperature environments. These enzymes have high commercial potential due to their applications in the pharmaceutical, food, and paper industries, among others. The main objective of this thesis seminar was to analyze seven enzymatic activities in 27 yeasts isolated from soils in the Chilean Altiplano. Colony assays determined the presence of cellulase, esterase, gelatinase, glutenase, phytase, invertase, and xylanase activities. Additionally, extracellular activity assays were performed for cellulase, esterase, and invertase. In the cellulase assays, two of the strains studied, Vishniacozyma tephrensis and Leucosporidium muscorum, showed extracellular activity. Similarly, in the esterase assays, the studied strains Holtermanniella festucosa and Naganishia albidosimilis showed extracellular activity. In the invertase assays, the studied strains Rhodotorula kratochvilovae and [Candida] saitoana showed slight extracellular activity. It was also possible to determine the presence of peptide sequences homologous to the studied enzymes in the genomes of the 27 yeasts isolated from the Chilean Altiplano, six of which correspond to cellulases, 24 to esterases, five to phytases, and nine to xylanases. Finally, it was concluded that the presence of enzymatic activities of commercial interest in yeasts isolated from the Chilean Altiplano was determined both experimentally and in silico, with esterase being one of the most common activities in colony assays and the most common in the peptide sequence analysis.