Las lacasas, EC 1.10.3.2. p-difenol:dioxígeno óxido-reductasa, son cuproproteínas capaces de catalizar la oxidación de polifenoles, fenoles substituídos y diaminas mediante la reducción de oxígeno a agua. El mecanismo de reacción general de las lacasas consiste en la oxidación del substrato fenólico que genera un radical libre (fenoxil). Estas especies activas pueden ser convertidas en quinonas durante una segunda etapa de oxidación. Las lacasas de hongos ligninolíticos tienen un alto potencial de aplicación ambiental debido a su facilidad de separación, de purificación y producción en biorreactores, lo que facilita su producción a gran escala. La producción de lacasas por hongos ligninolíticos de los géneros Trametes, Pleurotus, Lentinula, Pycnoporus, Phanerochaete y Agaricus ha sido ampliamente estudiada debido a la facilidad con que estos microorganismos se cultivan in vitro y debido a que son excretadas al medio de cultivo. La abundante información reportada durante la última década demuestra el gran potencial de uso industrial de las lacasas en áreas como la ambiental (biorremediación de suelos y aguas), de alimentos (estabilización de bebidas alcohólicas y procesamiento de jugos de frutas) y farmacéutica (determinación de morfina y ácido ascórbico). Sin embargo, la aplicación de lacasas a nivel comercial ha sido limitada debido a que estas enzimas son producidas en pequeñas cantidades (decenas de unidades por mililitro) de manera constitutiva, lo que da como resultado un alto costo en el mercado. Por otra parte, en la mayoría de los hongos ligninolíticos se han detectado la producción de más de una isoforma, constitutiva o inducible, en función de la composición del medio de cultivo y del uso de diversos inductores. En un proyecto previo del grupo de trabajo proponente (DGAPA-UNAM IN210107) se llevó a cabo el “Estudio de la producción y del perfil de las isoformas de lacasas producidas durante la interacción entre Trichoderma sp. y Pleurotus ostreatus”. Este proyecto demostró que es posible incrementar (hasta 5 veces) la producción de lacasas por Pleurotus ostreatus CP-50 en co-cultivos infectados con una cepa de Trichoderma viride. Asimismo, Pleurotus ostreatus CP-50 produce una lacasa (en cultivos con y sin infección) con características cinéticas y moleculares que la diferencian de las lacasas reportadas hasta el momento. Sin embargo, las bajas actividades volumétricas (800 U/L) hasta ahora alcanzadas impiden su aplicación a nivel comercial por lo que es importante evaluar estrategias que permitan incrementar su producción. Uno de los factores que limitan la productividad del proceso es el crecimiento limitado del microorganismo en el medio de cultivo empleado. Este proyecto propone evaluar una estrategia de proceso en dos etapas donde inicialmente se favorezca el crecimiento del hongo para, posteriormente, inducir la producción de las enzimas. Se pretende desarrollar un medio de cultivo que estimule la velocidad de crecimiento y la concentración de Pleurotus ostreatus CP-50. A partir de este medio de cultivo se evaluará la adición de diferentes inductores en diferentes etapas del crecimiento con el objetivo de incrementar la producción de lacasas. Finalmente, se llevarán a cabo estudios a nivel de fermentador para evaluar el efecto de algunos parámetros de proceso sobre el crecimiento y producción de lacasas por Pleurotus ostreatus CP-50. El proyecto pretende establecer estrategias novedosas para la inducción de lacasas utilizando dos o más inductores de manera simultánea o secuencial. Asimismo, se pretende establecer relaciones entre el crecimiento y la producción de lacasas por Pleurotus ostreatus CP-50, en cultivos con o sin inductores, a través del modelamiento cinético de los cultivos realizados a nivel fermentador de 10 L. Finalmente, este proyecto contribuirá a la formación de un estudiante de licenciatura y uno de doctorado.

Se ha demostrado que es posible incrementar significativamente la producción de lacasas del hongo ligninolítico Trametes pubescens utilizando un proceso en dos etapas donde la primera de ellas favorece el crecimiento del microorganismo y la segunda implica la etapa de producción mediante la inducción de la enzima (Galhaup y col., 2002). Resultados previos del grupo de trabajo han puesto en evidencia que Pleurotus ostreatus CP-50 produce una lacasa con alta afinidad catalítica para diversos sustratos y con el peso molecular más bajo de los reportados en la literatura (Flores y col., 2008 a y b). Sin embargo, la productividad de la enzima es aún muy baja debido, principalmente, al pobre crecimiento del microorganismo en el medio de cultivo utilizado. Este proyecto pretende evaluar un proceso en dos etapas (crecimiento-inducción) mediante el estudio de variables como componentes del medio de cultivo, inductores y parámetros de proceso de cultivos en fermentador con el fin de incrementar la producción de lacasas con alto potencial para la oxidación de compuestos xenobióticos. El proyecto pretende establecer estrategias novedosas para la inducción de lacasas utilizando dos o más inductores de manera simultánea o secuencial. Asimismo, se pretende establecer relaciones entre el crecimiento y la producción de lacasas por Pleurotus ostreatus CP-50, en cultivos con o sin inductores, a través del modelamiento cinético de los cultivos realizados a nivel fermentador de 10 L. Finalmente, este proyecto contribuirá a la formación de un estudiante de licenciatura y uno de doctorado.