Resumen_x000D_ En la naturaleza los microorganismos enfrentan no sólo una serie de condiciones cambiantes sino también un gran variedad de posibles sustratos que eventualmente podrían utilizar como fuentes de carbono para crecer. De tal modo que los microorganismos que sean capaces de adaptarse más rápidamente a esas condiciones y disponibilidad de sustratos serán los que tengan mayores oportunidades de sobrevivir. En este sentido los hongos son microorganismos con una versatilidad para adaptarse a diversas condiciones y producir grandes cantidades y tipos de enzimas muy importantes para la degradación y utilización de nutrientes potenciales en el medio ambiente. Muchos de los materiales disponibles están formados por mezclas de varios polisacáridos que son muy abundantes en la biomasa vegetal. Todos estos materiales constituyen sustratos complejos cuya composición es heterogénea y que para su aprovechamiento los hongos necesitan producir diversos tipos de enzimas para degradarlos y utilizarlos. Las enzimas que se producen estan en función del sustrato complejo específico de que se trate y del potencial del hongo en particular para producir la mezcla de enzimas adecuada. Esta propiedad de los hongos para producir enzimas es bien aprovechada con fines industriales y de hecho algunos, en particular del género Aspergillus, son grandes productores de enzimas a escala comercial para diversas aplicaciones. Muchos de los sustratos que llamamos complejos están formados por polisacáridos, celulosa, hemicelulosa y pectina entre los más abundantes, de modo que las enzimas que se requieren para poderlos utilizar son enzimas degradadoras de estos polisacáridos. La dinámica con la que se producen estas enzimas, los productos de degradación que se forman durante la utilización de estos sustratos por los hongos, las señales que desencadenan la producción, la regulación de su síntesis y muchas otras preguntas no tienen todavía respuestas claras. Cuáles de estos polisacáridos se degrada primero, hay un orden de degradación y si lo hay de que depende. Algunas de estas preguntas se han buscado utilizando los polisacáridos puros o bien los productos finales de su degradación. Pero qué pasa con estos compuestos en estado nativo? donde además, están estructuralmente ligados y presentan varios tipos de interacciones. _x000D_ Aspergillus flavus es un hongo ampliamente distribuido en la naturaleza. Comúnmente es encontrado en cultivos como el algodón, cacahuate y maíz. Este hongo puede producir aflatoxinas durante el proceso de infección y crecimiento en estos cultivos lo que reduce considerablemente su valor comercial y conduce a cuantiosas pérdidas. Aspergillus flavus es particularmente eficiente en la colonización de tejidos de plantas a diferencia de otros como A. niger que crecen preferentemente sobre materia orgánica en descomposición. En este sentido nos interesa identificar el tipo y cantidad de enzimas involucradas en la degradación y utilización sustratos complejos por A. flavus cuyo impacto económico y ambiental puede ser devastador no solo en el campo sino también en el almacenamiento de muchos granos y semillas._x000D_ El objetivo de la presente propuesta es el desarrollo y aplicación del cultivo alimentado como modelo para establecer diferentes condiciones de disponibilidad de nutrientes mediante el uso de la limitación de la fuente de carbono para identificar las enzimas que participan en la degradación y utilización de polisacáridos de sustratos complejos por Aspergillus flavus. Así mismo, se establecerán las preferencias nutricionales de este microorganismo en el aprovechamiento de fuentes de carbono cuando hay disponibilidad de varios sustratos simultáneamente.

Contribuciones_x000D_ En principio quisiera decir que este proyecto se ha derivado del trabajo realizado en un proyecto anterior que fue apoyado por DGAPA (Proyecto IN209007). Es ese proyecto iniciamos con la caracterización de las pectinasas de Aspergillus flavus. Desarrollamos un sistema de crecimiento en sustratos complejos utilizando tejidos vegetales para estudiar el crecimiento y producción de enzimas, en el cual los resultados preliminares no indican que la producción de algunas enzimas es cerca de diez veces mayor en relación a la producción obtenida en el cultivo en medio líquido. Así mismo, encontramos los perfiles electroforéticos obtenidos en ambas condiciones son diferentes. También se inició la implementación del cultivo alimentado y se tienen ya las condiciones generales de operación que nos aseguran el crecimiento a nivel de fermentador instrumentado de 5 litros. En ese proyecto logramos incorporar y graduar un número importante de estudiantes de licenciatura y posgrado. Se concluyeron 4 tesis de licenciatura, una de Maestría y una de Doctorado y se obtuvieron los grados correspondientes. Se tienen 4 tesis de licenciatura y una de doctorado en proceso. Los resultados se presentaron tres congresos nacionales y dos internacionales. Se publicaron 2 artículos nacionales, 6 internacionales y se encuentran en preparación dos más que se enviaran durante las próximas semanas para su publicación en revistas internacionales con arbitraje. Debo por lo tanto agradecer el apoyo recibido ya que nos ha permitido hacer nuestro trabajo con decoro y coadyuvar con la preparación terminal de estudiantes de licenciatura y reforzar la formación de estudiantes de posgrado._x000D_ A continuación se da un panorama de los logros que se pretende obtener en un horizonte de tres años. _x000D_ En el ámbito científico, consideramos que el proyecto contribuirá a esclarecer el fenómeno de detección, reconocimiento y degradación de polisacáridos por hongos filamentosos, y ayudará a la identificación de las enzimas que participan el proceso de degradación de los polisacáridos de sustratos complejos y del papel que juegan las pectinasas y las xilanasas en este proceso. Especialmente en hongos que presentan un problema importante para la agricultura y cuya presencia es indeseable en alimentos._x000D_ El reconocimiento de los polisacáridos presentes en la pared celular de plantas es un requisito fundamental para que los hongos puedan crecer y colonizar exitosamente materiales complejos como los tejidos de las plantas. Así mismo y ante el panorama confuso de cómo se lleva a cabo la degradación de sustratos complejos y su utilización por microorganismos, la importancia del proyecto es generar un modelo tendiente a entender la dinámica de degradación de sustratos complejos, identificar las enzimas involucradas en ese proceso, establecer su localización y proporcionar una visión más amplia del papel que juegan las enzimas constitutivas en la generación de los sistemas enzimático que degradan los polisacárido en Aspergillus flavus._x000D_ Consideramos que la aplicación del cultivo alimentado es una contribución nueva e inédita en esta problemática ya que este sistema de cultivo se ha estudiado principalmente para la sobre producción de enzimas, antibioticos y otros metabolitos. En algunos casos para estudios de carácter morfológicos, o bioquímicos pero no para tratar de establecer preferencias nutricionales y mucho menos para estudiar la degradación de polisacaridos complejos por hongos._x000D_ Eventualmente los resultados podrán servir para la formulación de estrategias tendientes a la detección, reducción y control del desarrollo de hongos en cultivos._x000D_ En el corto plazo el proyecto deberá contribuir al conocimiento sobre la participación de las enzimas en el establecimiento y desarrollo de infecciones activas en tejidos vegetales, lo que conlleva a una mejor comprensión de las interacciones microorganismo-planta. Los conocimientos generados nos permitirán saber que enzimas participan, en qué momento se producen, cual es su localización celular (enzimas de membrana, intra o extra-celulares), que moléculas pueden inducir a que enzimas, etc. Así mismo, responderán algunos cuestionamientos que se han dado en los antecedentes de esta propuesta. A largo plazo, se espera encontrar alternativas que coadyuven a diseñar estrategias para controlar las infecciones en plantas, especialmente de aquellos cultivos importantes en nuestro país._x000D_ _x000D_ Formación de Recursos Humanos:_x000D_ _x000D_ En los próximos tres años se tiene prevista la participación de 6-8 estudiantes de licenciatura. En este momento tres ya están incorporados al laboratorio y los demás se incorporarán conforme corresponda al desarrollo del proyecto. Sus actividades están definidas en otro apartado de la propuesta y se espera que durante el primer año se gradúen por lo menos 2. Se considera que los temas de cada estudiante de este nivel sean lo suficientemente acotados para que se termine en un año, el desarrollo del trabajo será supervisado muy estrechamente para que terminen en el plazo propuesto y contribuyan al desarrollo del proyecto. Los alumnos se incorporan al grupo de investigación y participan en las académicas del grupo (seminarios de grupo departamentales, etc, y eventualmente pueden asistir a cursos y participar en congresos). _x000D_ Participarán 2 estudiantes de Maestría. Uno ya está incorporado al grupo y otro se incorporaran durante el desarrollo de proyecto deseablemente durante primer año o principios del segundo. _x000D_ Participara un estudiante de doctorado que ya inicio su formación y que estará en condiciones de concluir su tesis durante la vigencia del presente proyecto. _x000D_ Los estudiantes de posgrado se incorporaran al programa de Posgrado en Ciencias Bioquímicas de la UNAM que está reconocido como posgrado de excelencia por CONACyT._x000D_ Los resultados de nuestro trabajo de investigación serán publicados en revistas arbitradas de circulación internacional y en revistas Nacionales. Se espera obtener cuatro publicaciones, durante la vigencia del proyecto. Es conveniente mencionar que regularmente se buscará la participación de los alumnos en la publicación. _x000D_