Genoma di un fungo apre la strada alla prossima generazione di biocarburanti
Un team di ricercatori provenienti da Francia e Stati Uniti hanno completato il sequenziamento dell'intero genoma del Trichoderma reesei, un fungo conosciuto per la sua capacità di scomporre e convertire biomassa vegetale in zuccheri semplici. Si prevede che il lavoro, in parte finanziato dall'UE, possa aprire nuove e più efficaci strade per la produzione di biocarburanti attraverso l'uso di piante non commestibili. Il Trichoderma reesei contiene molti enzimi cellulase che possiedono potenti capacità catalitiche per scomporre le piante. Il fungo fu scoperto per la prima volta nel sud del Pacifico durante la Seconda guerra mondiale, dove provocò il caos consumando le uniformi e le tende in tela dei soldati statunitensi stanziati in quelle zone. Per saperne di più su questi incredibili enzimi, i ricercatori hanno confrontato il genoma del fungo con altri 13 genomi fungini. Con loro grande sorpresa hanno scoperto che il T. reesei possiede un numero notevolmente inferiore di geni che codificano le sue cellulase, molto meno degli altri funghi capaci di scomporre la parete cellulare delle piante. "Conosciamo la reputazione del T. reesei di essere un produttore di grandi quantità di enzimi degradanti, tuttavia siamo rimasti sorpresi dal ridotto numero di tipi di enzimi che esso produce e questo ci suggerisce che il suo sistema di secrezione delle proteine sia incredibilmente efficiente," ha detto Diego Martinez, autore principale dello studio e ricercatore presso l'Università del New Mexico. I ricercatori si sono in seguito interessati alla complessità delle componenti del pathway secretorio del T. reesei. "Anche se sembra essere cambiato molto poco nel meccanismo secretorio da quando si è allontanato da un antenato comune con il lievito," ha detto il dott. Martinez. "Ci sono alcune interessanti differenze nel modo in cui il T. reesei trasforma alcuni legami proteici importanti per la produzione di cellulase." Nella loro analisi comparativa del T. reesei con altri funghi, il team ha osservato il raggruppamento di geni enzimatici attivi ai carboidrati che suggerisce un ruolo biologico specifico: la degradazione dei polisaccaridi. "Anche se i tessuti vegetali probabilmente non sono la principale fonte di nutrienti per il T. reesei, con la scoperta di cellulosa ed emicellulosa sembra che l'organizzazione di questi geni preposti alla degradazione possa essere la chiave di una risposta rapida," ha spiegato il dott. Martinez. I ricercatori ritengono che il fungo possa diventare l'organismo scelto per la produzione di biocarburanti di seconda generazione. Poiché i biocarburanti di prima generazione sono ottenuti da molte delle coltivazioni di alimenti di base nel mondo, è in corso la gara per sviluppare carburanti di seconda generazione che non interferiscono con la catena alimentare e che usano gli scarti agricoli come la paglia, la segatura e i tutoli. "La capacità di secernere grandi quantità di enzimi extracellulari, la disponibilità di strumenti genetici e la semplice ed economica fermentazione che caratterizzano il T. reesei, lo rendono un candidato ideale per produrre enzimi utili per la conversione di materie prime per la biomassa come le stoppie del grano, la paglia dei cereali e il panico verga per produrre etanolo e sostanze chimiche attualmente derivate da fonti non rinnovabili," hanno scritto gli autori dello studio. Prima che questi enzimi possano essere prodotti a livelli economicamente accettabili, sarà necessario possedere una maggiore comprensione delle dinamiche di crescita delle cellule e di produzione dell'enzima. "Si stanno già sviluppando modelli matematici e cinetici per ottimizzare questi processi, e poter disporre di un sequenza completa del genoma fornirà un progetto per migliorare i modelli e per consentire strategie di miglioramento del ceppo per creare miscele enzimatiche superiori da un singolo ceppo altamente produttivo," dicono i ricercatori. Le conclusioni dello studio sono pubblicate nell'ultima edizione di Nature biotechnology. Il supporto UE per questa ricerca è venuto dal finanziamento del progetto FungWall.