Personal investigador de l'Institut d'Agroquímica i Tecnologia d'Aliments (IATA-CSIC), situat en l'àrea científic-acadèmica del Parc Científic de la Universitat de València, ha desenvolupat un treball que amplia la col·lecció d'elements genètics dins de la plataforma de biologia sintètica FungalBraid, plataforma que converteix l'edició en un ‘joc de tallapega’
L'estudi, en el qual participen investigadors del grup de Jose F. Marcos i Paloma Manzanares, de l'Institut d'Agroquímica i Tecnologia d'Aliments (IATA-CSIC), localitzat en el Parc Científic de la Universitat de València (PCUV), ha comptat amb la col·laboració de l'equip de Diego Orzáez, de l'Institut de Biologia Molecular i Cel·lular de Plantes (IBMCP, CSIC-UPV). El treball, publicat en la revista Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, ha desenvolupat una labor que amplia la col·lecció d'elements genètics dins de la plataforma de biologia sintètica FungalBraid, plataforma que converteix l'edició en un ‘joc de tallapega’
FungalBraid és una potent eina que permet realitzar construccions multigèniques per a modificar el genoma dels fongs filamentosos. Esta eina inclou un ampli catàleg de peces i construccions genètiques. Els fongs filamentosos s'utilitzen per a la producció sostenible d'àcids orgànics, proteïnes i metabòlits amb aplicacions en les indústries agroalimentària, química, tèxtil i de biocombustibles.
El grup de Proteïnes i Pèptids Bioactivos d'Interés en Agroalimentació de l'IATA-CSIC ha introduït noves peces a la col·lecció, validades en diferents espècies de fongs, com Penicillium digitatum i Penicillium expansum, espècies causants de greus patologies en fruits i cultius vegetals, o Penicillium chrysogenum i Aspergillus niger, de gran importància per a la indústria agroalimentària. Les proves amb organismes permeten augurar que es podran utilitzar en molts altres fongs de rellevància biotecnològica.
“FungalBraid permet modificar genèticament els fongs filamentosos i converteix la seua edició en un joc de tallapega, com si de peces de Lego es tractaren. Això permet realitzar un nombre teòricament infinit de combinacions genètiques seguint unes regles estandarditzades”, Jose F. Marcos, investigador de l'IATA-CSIC i coautor responsable de l'estudi
L'equip de l'IATA-CSIC ha adaptat als fongs filamentosos la metodologia de clonatje GoldenBraid, desenvolupada pel grup de Diego Orzáez, investigador de l'IBMCP, i ideada inicialment per a plantes. Les noves peces augmenten el repertori ja existent, de caràcter públic i obert a la comunitat científica, a través de la pàgina web de GoldenBraid (https://gbcloning.upv.es), on també es poden trobar les instruccions d'ús d'esta eina.
“FungalBraid permet modificar genèticament els fongs filamentosos i converteix la seua edició en un joc de tallapega, com si de peces de Lego es tractaren. Això permet realitzar un nombre teòricament infinit de combinacions genètiques seguint unes regles estandarditzades”, apunta Jose F. Marcos, investigador de l'IATA-CSIC i coautor responsable de l'estudi.
Les noves peces inclouen marcadors de resistència a antibiòtics, un marcador d'auxotròfia que permet als fongs superar el dèficit d'uridina i uracil (substàncies clau per al seu creixement) i una varietat de promotors genètics que permeten modular l'expressió gènica a voluntat, incloent-hi promotors sintètics basats en la nova tecnologia d'activació CRISPR (CRISPRa).
“Els fongs compten amb una gran capacitat d'adaptació, poden créixer en molts ecosistemes i substrats diferents, el seu cultiu és econòmic i compten amb una alta capacitat secretora. Tot això justifica el gran interés biotecnològic d'estos microorganismes”, Paloma Manzanares, investigadora de l'IATA-CSIC participant en l'estudi
Fongs, protagonistes en la indústria agroalimentària
“Els fongs compten amb una gran capacitat d'adaptació, poden créixer en molts ecosistemes i substrats diferents, el seu cultiu és econòmic i compten amb una alta capacitat secretora. Tot això justifica el gran interés biotecnològic d'estos microorganismes”, destaca Paloma Manzanares, investigadora de l'IATA-CSIC participant en l'estudi.
Actualment, els fongs filamentosos s'utilitzen per a la producció sostenible d'àcids orgànics, proteïnes, enzims i metabòlits amb aplicacions en les indústries agroalimentària, química, farmacèutica, tèxtil, paperera i biocombustible. A més, els enzims produïts per fongs suposen més de la meitat dels enzims utilitzats a nivell industrial.
En la indústria alimentària, els fongs s'utilitzen per a la fermentació de vins i cerveses, la maduració de formatges, l'elaboració d'uns certs embotits o la incorporació de nutrients com les vitamines B1 o B2 en l'aliment. A més, algunes espècies exerceixen un paper crucial en la producció agrícola, perquè ajuden a les plantes en l'absorció de nutrients o a combatre patògens.
“Amb la inclusió d'estes noves peces en la col·lecció, FungalBraid augmenta notablement el seu interés per a la comunitat científica. Estes peces permeten un major nombre d'acoblaments d'ADN, la qual cosa trasllada la revolució de la biologia sintètica als fongs filamentosos, augmentant exponencialment les seues possibilitats de descobriment i producció de noves molècules bioactives amb aplicacions biotecnològiques en alimentació, agricultura o biomedicina, per citar alguns exemples”, conclou la investigadora Sandra Garrigues, coautora responsable de l'estudi.
Referència:
Moreno-Giménez E, Gandía M, Sáez Z, Manzanares P, Yenush L, Orzáez D, Marcos JF, Garrigues S. FungalBraid 2.0: expanding the synthetic biology toolbox for the biotechnological exploitation of filamentous fungi. Front Bioeng Biotechnol. 2023 Aug 7. DOI: 10.3389/fbioe.2023.1222812.