Crescimento apical e síntese de carboidrases em fungos filamentosos: uma análise bioquímica e morfológica

Abstract

A produção biotecnológica de enzimas por fungos filamentosos requer o conhecimento das suas características de crescimento, fisiologia e metabolismo porque a compreensão das respostas biológicas e nutricionais contribui para o ajuste dos bioprocessos. Neste trabalho foram analisados o crescimento apical e alguns parâmetros bioquímicos e fisiológicos da resposta das linhagens Aspergillus tubingensis AN1257 e Talaromyces trachyspermus T10.5 a fontes de carbono complexas indutoras de carboidrases. Foi utilizada uma abordagem polifásica de identificação baseada em características fenotípicas e moleculares. As linhagens foram cultivadas em meio suplementado com glicose (controle), amido e carboximetilcelulose (CMC). O crescimento apical foi avaliado quanto aos eventos iniciais, hidratação, polarização e extensão do tubo germinativo, bem como foi investigado o papel da via de PKC nestes processos. As linhagens diferiram quanto ao potencial de produção de carboidrases sendo o T. trachyspermus T10.5 o mais eficiente para a expressão de amilase. A produção de celulase foi verificada apenas em meio sólido. Os eventos iniciais do crescimento apical de T. trachyspermus T10.5 foram atrasados pelos carboidratos poliméricos em meio sólido: após 14h de cultivo a proporção de conídios apolares, polares e com tubo germinativo foi de 31,0 ± 5,7%; 34,0 ± 0,0% e 35,0 ± 5,7% (glicose) contra 40,0 ± 0,0%; 45,0 ± 0,8% e 14,0 ± 1,6% (amido) ou 90,0 ± 4,9%; 6,0 ± 1,6% e 4,0 ± 3,3% (CMC). A biomassa de T. trachyspermus T10.5 foi formada exponencialmente no período de 24 a 48h em cultivo submerso e não foi diminuída por nenhuma fonte de carbono. Nas culturas submersas, a fase exponencial de crescimento foi simultânea ao consumo exponencial do substrato; o esgotamento das fontes de carbono precedeu o início da fase estacionária; a atividade de α-amilase (239,2 ± 11 U/min.mL) induzida por amido coincidiu com o crescimento exponencial, permaneceu estável durante a fase estacionária e foi reprimida por glicose. O crescimento apical de A. tubingensis AN1257 respondeu mais rapidamente à fonte de carbono: 36,0 ± 4,3% dos conídios cultivados em meio suplementado com glicose estavam polarizados após 6h, contra 1,3 ± 0,9% (amido) e 2,7 ± 1,9% (CMC). A extensão do tubo germinativo da linhagem AN1257 também foi atrasada e reduzida por amido e CMC. A formação de biomassa de A. tubingensis AN1257 nas culturas submersas foi fortemente reduzida por CMC, que apresentou um efeito tamponante no meio. Nas demais culturas submersas, o crescimento exponencial de A. tubingensis AN1257 ocorreu entre 0 a 24h (glicose) ou 12 a 24h (amido) coincidindo com forte acidificação do meio e consumo acentuado de substrato. O efeito da ativação de PKC foi distinto nas duas linhagens: a ativação dessa enzima não parece modular a germinação em A tubingensis AN1257, mas inibe fortemente a germinação de T. trachyspermus T10.5. Assim, as duas espécies apresentaram respostas diferentes à fonte de carbono e à ativação de PKC, com fisiologia, germinação e crescimento apical peculiares, cuja compreensão permitirá direcionar a aplicação biotecnológica das linhagens AN1257 e T10.5 de forma mais eficiente.