Análisis morfológico y molecular de aspergillus sydowii en condiciones de baja actividad de agua

Resumen Los hongos ascomicetos filamentosos en particular los del género Aspergillus, son modelos especialmente atractivos para el estudio de los mecanismos de tolerancia al estrés osmótico pues pueden crecer en el rango de los valores más bajos de actividad de agua (aw) que sostienen la vida (0.75-0.80). Aspergillus sydowii aislado a partir de bagaso de caña está descrito como un hongo halotolerante con un crecimiento óptimo entre 0.5 M y 1 M de NaCl tolerando hasta 2 M de NaCl. Varias especies de este mismo género, caracterizadas como halófilas, son atractivas por sus potenciales aplicaciones industriales y biotecnológicas, siendo eficientes en la degradación de la biomasa, de compuestos orgánicos recalcitrantes y en la producción de enzimas con funciones importantes. Con el fin de comprender los mecanismos moleculares y celulares involucrados en la respuesta al estrés en este trabajo se propone analizar comparativamente el transcriptoma de Aspergillus sydowii en condiciones de crecimiento óptimas (CO) (1M) y estresantes (CE) (5.13M). La concentración de NaCl en la CE utilizada en este estudio, está reportada como saturante correspondiendo a una aw = 0.75 y para la cual no existen estudios anteriores de transcriptómica en este organismo. Métodos: la extracción total de ARN se realizó a los 4 días de crecimiento en YMB con el kit Zymo-Spin IC para la CO y el método tradicional con fenol ácido fue utilizado para la CE. La secuenciación se realizó a través de la plataforma Illumina, con extremos pareados, con una profundidad de entre 30 y 50 millones de lecturas. Trinity se usó para el ensamble de novo; para la cuantificación de los niveles de expresión se empleó kallisto, el análisis de expresión diferencial se realizó con edgeR y el programa Blast2Go se usó para la anotación funcional y el enriquecimiento de GO y vías metabólicas. Además se estudió la presencia de enzimas relacionadas con la respuesta del hongo al estrés oxidativo la CE. El análisis bioinformático mostró que debido a la CE, 704 genes se regularon positivamente y 1138 negativamente. Entre los principales procesos sobrerrepresentados se encuentran la biosíntesis de la pared celular que se conoce como una estrategia de vida de los hongos halófilos; la actividad de la enzima 1-3 β glucanosiltranferasa y la biosíntesis de polisacáridos. Los procesos metabólicos del glicerol, de polioles, y de la transducción de señales mediante la fosforilación de proteínas se encuentran regulados negativamente. Se encontraron genes con sobreexpresión significativa con la relacionados actividad de los sistemas antioxidantes.

Abstract Filamentous ascomycete fungi, particularly those of the genus Aspergillus, are especially attractive models for studying the mechanisms of tolerance to osmotic stress since they can grow in the range of the lowest values of water activity (aw) that support life (0.75 -0.80). Aspergillus sydowii isolated from cane bagasus is described as a halotolerant fungus with optimal growth between 0.5 M and 1 M NaCl, tolerating up to 2 M NaCl. Several species of this same genus, characterized as halophilic, are attractive for their potential industrial and biotechnological applications, being efficient in the degradation of biomass, recalcitrant organic compounds and in the production of enzymes with important functions. In order to understand the molecular and cellular mechanisms involved in the stress response, this work proposes comparatively analyzing the Aspergillus sydowii transcriptome under optimal growth conditions (CO) (1M) and stressful conditions (CE) (5.13M). The concentration of NaCl in the CE used in this study is reported as saturating, corresponding to aw = 0.75 and for which there are no previous transcriptomic studies in this organism. Methods: total RNA extraction was carried out at 4 days of growth in YMB with the Zymo-Spin IC kit for CO and the traditional method with acid phenol was used for CE. Sequencing was performed through the Illumina platform, with paired ends, with a depth of between 30 and 50 million reads. Trinity was used for the ensemble de novo; kallisto was used for the quantification of the expression levels, the differential expression analysis was carried out by edgeR and Blast2Go was used for the functional annotations and GO enrichments and metabolic pathways. In addition, the presence of enzymes related to the response of the fungus to oxidative stress CE was studied. Bioinformatic analysis showed that due to CE, 704 genes were up-regulated and 1138 negatively. Among the main overrepresented processes are cell wall biosynthesis which is known as a life strategy of halophilic fungi; the activity of the enzyme 1-3 β glucanosyltranferase and the biosynthesis of polysaccharides. The metabolic processes of glycerol, polyols, and signal transduction through protein phosphorylation are negatively regulated. Genes with significant overexpression were found with related activity of antioxidant systems.