Biological pretreatment of rice husks with the white-rot fungus pleurotus ostreatus: the role of laccase activity

Abstract

El objetivo principal de la investigación fue determinar la influencia de la composición del medio de cultivo y los compuestos lignocelulósicos en la secreción de enzimas lacasas por P. ostreatus en cultivos sumergidos. Utilizando un enfoque estadístico y sistemático que permitió el control de la composición de los medios de cultivo, se encontraron las condiciones nutricionales óptimas que simultáneamente incrementaban el crecimiento fúngico y la actividad lacasa en ausencia y presencia de sulfato de cobre, un inductor reconocido de esta actividad enzimática. En dichas condiciones se indagó sobre los aspectos bioquímicos transcripciones en P. ostreatus relacionados con la secreción de lacasas, lo cual reveló la participación de transportadores de membrana de alta afinidad por el cobre (CTRs) como candidatos intermediarios de la regulación de tres genes lacasas lacc2, lacc6 and lacc10. Los resultados de la evaluación de la composición de los medios de cultivos sugieren que la regulación de estos trasportadores se encuentra estrechamente ligada a condiciones nutricionales suficientes en carbono y nitrógeno, con una participación central del metabolismo del nitrógeno orgánico en dicho proceso. Este conocimiento fue orientado a determinar el papel de la actividad lacasa en el pretratamiento biológico de la cáscara de arroz con el fin de contribuir a obtener una comprensión más profunda del pretratamiento de la biomasa de lignocelulosa por P. ostreatus en cultivo sumergido.

The main objective of this study was to determine the influence of the composition of the culture medium and lignocellulosic compounds on the secretion of laccase enzymes by P. ostreatus in submerged cultures. These studies were done using a statistical and systematic approach that allowed the control of the culture media composition. The optimal nutritional conditions were found that simultaneously increased fungal growth and laccase activity in the absence and presence of copper sulfate, a recognized inducer of laccase. Under these conditions, the biochemical aspects of transcripts in P. ostreatus related to laccase secretion were evaluated , which revealed the participation of membrane transporters with high affinity for copper (CTRs) as intermediate candidates for the regulation of three laccase genes, lacc2, lacc6, and lacc10. Moreover, the evaluation of the results of the culture media composition suggests that the regulation of these transporters is closely linked to sufficient nutritional conditions in carbon and nitrogen, with central participation of the metabolism of organic nitrogen in this process. With these findings, it was possible to obtain more profound knowledge of the pretreatment of lignocellulosic biomass by P. ostreatus in a submerged culture that was oriented to determine the role of laccase activity in the biological pretreatment of rice husks.