Degradación de compuestos fenólicos por el hongo causante de pudrición blanca Trametes versicolor

Carabajal, Maira Lía

Registro:

Documento:	Tesis Doctoral
Disciplina:	biologia
Título:	Degradación de compuestos fenólicos por el hongo causante de pudrición blanca Trametes versicolor
Título alternativo:	Degradation of phenolic compounds by the white-rot fungus Trametes versicolor
Autor:	Carabajal, Maira Lía
Editor:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Filiación:	Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental
Publicación en la Web:	2014-10-14
Fecha de defensa:	2014-06-27
Fecha en portada:	2014
Grado Obtenido:	Doctorado
Título Obtenido:	Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas
Director:	Levin, Laura Noemí
Consejero:	Lechner, Bernardo Ernesto
Jurado:	Erijman, Leonardo; Cerrutti, Patricia; Saparrat, Mario C.N.
Idioma:	Español
Palabras clave:	BIORREMEDIACION; COMPUESTOS FENOLICOS; T. VERSICOLOR; ENZIMAS LIGNINOLITICASBIOREMEDIATION; FENOLIC COMPOUNDS; T. VERSICOLOR; LIGNINOLITIC ENZYMES
Tema:	biología/biorremediación biología/micología
Formato:	PDF
Handle:	http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5571_Carabajal
PDF:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n5571_Carabajal.pdf
Registro:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n5571_Carabajal
Ubicación:	Dep.BIO 005571
Derechos de Acceso:	Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Carabajal, Maira Lía. (2014). Degradación de compuestos fenólicos por el hongo causante de pudrición blanca Trametes versicolor. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5571_Carabajal

Resumen:

Los hongos causantes de pudrición blanca, producen enzimas lignolíticas, inespecíficasy altamente oxidativas, con capacidad para degradar distintos contaminantes. Loscompuestos fenólicos son un grupo de moléculas orgánicas cuyo uso masivo industrialcondujo a la contaminación de ecosistemas acuáticos y terrestres, resultando en suclasificación como contaminantes prioritarios. En el presente trabajo se realizó unrelevamiento de cepas nativas de hongos de pudrición blanca en búsqueda demicroorganismos capaces de ser empleados en la degradación y detoxificación defenoles y derivados. Como resultado de dicho relevamiento se seleccionó a Trametesversicolor BAFC 2234 por su capacidad para degradar distintos compuestos fenólicos (fenol, ácido gálico, 2,6 dimetoxifenol y guayacol) y por su habilidad para utilizar elfenol como única fuente de carbono. Se analizó el secretoma de T. versicolor creciendoen medio de cultivo natural jugo de tomate suplementado con cobre y manganesoempleando el enfoque proteómico. Se identificó un número considerable de lasproteínas relacionadas con la degradación de la biomasa lignocelulósica y entre éstas,hidrolasas, peroxidasas y oxidasas fueron las enzimas más abundantes. Se purificarondiversas enzimas lignolíticas: una polifenol oxidasa (lacasa), tres Mn-peroxidasas y unaversatil peroxidasa. Esta última enzima no había sido purificada previamente en estaespecie. Se detectó también por primera vez presencia de peroxidasa decolorante detintes en T. versicolor. Cultivos de T. versicolor removieron eficientemente fenol ynitrofenol, pudieron también decolorar el tinte Azure B y el licor negro, residuoproveniente de la producción de papel. T. versicolor removió el 71, 62, 74 y 73% delfenol 15 mM adicionado en tres ciclos repetidos en un periodo de 23 días, inmovilizadoen esponja vegetal (Luffa aegyptiaca). El hongo inmovilizado removió el 97% del 4-nitrofenol (1 mM) luego de 3 días. Esta cepa además disminuyó la fitotoxicidad de lasrespectivas muestras tratadas. Se investigó la transformación del fenol por acción de susenzimas purificadas lacasa y Mn-peroxidasa; y la del 2-, 3- y 4-nitrofenoladicionalmente por la enzima versatil peroxidasa. El hongo produjo lacasa como principal enzima lignolítica, pero esta enzima purificada no fue capaz de degradar elnitrofenol. Mn-peroxidasa y versatil peroxidasa degradaron 2- y 4-nitrofenol in vitro enporcentajes cercanos al 50%. La lacasa de T. versicolor removió 84% del fenol en 4 hs,mientras que un 43% fue removido por la Mn-peroxidasa. Tanto el estudio delsecretoma de esta cepa como los ensayos de degradación in vivo e in vitro llevados acabo, aportan información valiosa sobre el potencial empleo de esta cepa de T.versicolor en la biorremediación de efluentes industriales.

Abstract:

White-rot fungi produce highly oxidative ligninolytic enzymes, nonspecific, with theability to degrade different pollutants. Phenolic compounds are a group of organicmolecules which led to massive industrial pollution of aquatic and terrestrialecosystems, and as a consequence they are classified as priority pollutants. In thisresearch a selection of Argentinean white-rot fungi was screened for their ability totolerate and degrade phenolic compounds, searching for organisms capable of beingemployed in the degradation and detoxification of phenols and derivatives. As a resultof this survey was selected Trametes versicolor BAFC 2234 because of its capacity todegrade different phenolic compounds (phenol, gallic acid, 2,6 dimethoxyphenol andguaiacol) and its ability to use phenol as sole carbon source. The secretome of T.versicolor growing in tomato juice, a natural culture medium, supplemented withcopper and manganese was analyzed using the proteomic approach. A considerablenumber of the identified proteins were related to the degradation/modification oflignocelluloses. Hydrolases, peroxidases and phenoloxidases were the most abundantenzymes produced under the above-mentioned culture conditions. Various ligninmodifyingoxidoreductases were successfully purified: one polyphenol oxidase (laccase), three manganese peroxidases (MnP) and one versatile peroxidase (VP), thelatter for the first time from T. versicolor. The native VP protein has a molecular massof 45 kDa and an isoelectric point of pH 3.7. Dye decolorizing peroxidases, a justrecently discovered group of heme peroxidases, were also found to be secreted by T.versicolor for the first time. The study clearly showed that complex plant-based mediabeing rich in phenolics, such as tomato juice, can stimulate the secretion of a broad setof extracellular lignocellulolytic enzymes. Using such natural products as fungal culturemedia may give the opportunity to investigate plant biomass decomposition as well asthe biodegradation of organic pollutants in an environment close to nature. Cultures of T. versicolor efficiently removed phenol and nitrophenol, they could also discolor thedye Azure B and black liquor, a residue from paper production. T. versicolor immobilized on a natural sponge-like material from Luffa aegyptiaca, removed between 62% and 74% of phenol (15 mM) in three repeated cycles (fed-batch) over a period of 23 days. The immobilized fungus removed 97% of 4-nitrophenol (1 mM) after 3 days. This strain also reduced phytotoxicity of the respective treated samples. Phenol conversion by the action of the purified laccase and MnP was investigated,additionally 2- , 3- and 4-nitrophenol transformation was evaluated by the action of VP. Laccase was the main oxidative enzyme activity measured during the cultivation, andthe isolated enzyme oxidized in vitro 84% of phenol (0.5 mM) within 4 h, while 43%was converted by a purified MnP of this strain. After fungal treatment, phenolphytotoxicity decreased noticeably. The purified laccase was not able to degradenitrophenol, but MnP and VP degraded around 50% of 2- and 4-nitrophenol in vitro. The concentrations of phenol removed by T. versicolor are among the highest reportedso far, thus, the investigated strain may have good prospects for application in industrialwastewater treatment. For the evaluation of the degradative potential of a fungus and itslignin-modifying system, the characterization of the secretome has proven to be a usefultool, additionally the in vivo and in vitro degradation studies performed during thisresearch, provide valuable information about the potential use of T. versicolor inbioremediation of industrial effluents.

Citación:

---------- APA ----------

Carabajal, Maira Lía. (2014). Degradación de compuestos fenólicos por el hongo causante de pudrición blanca Trametes versicolor. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5571_Carabajal

---------- CHICAGO ----------

Carabajal, Maira Lía. "Degradación de compuestos fenólicos por el hongo causante de pudrición blanca Trametes versicolor". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2014.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5571_Carabajal

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