Hongos De Origen Marino

hongos de origen biotecnológicas

marino-:

la

diversidad

de

enzimas

y

aplicaciones

El océano es considerado como un gran reservorio de la biodiversidad. Las comunidades microbianas en ambientes marinos son ecológicamente relevantes como intermediarios de la energía, y juegan un papel importante en los ciclos de regeneración de nutrientes como descomponedores de materia orgánica muerta y en descomposición. En

este

sentido,

los

hongos

de

origen

marino

pueden

ser

considerados como una fuente de enzimas de interés industrial y / o ambiental. cepas fúngicas aisladas a partir de diferentes sustratos, tales como invertebrados, madera en descomposición, agua de mar, los sedimentos, y manglar detritus, se han informado de que los productores de enzimas hidrolíticas y / o oxidantes, con alginato liasa, amilasa, celulasa, quitinasa, glucosidasa, inulinasa, queratinasa, ligninasa, siendo lipasa, nucleasa, fitasa, proteasa, xilanasa y entre las enzimas producidas por los hongos de origen marino. Estas enzimas presentes de temperatura y pH óptimos que van desde 35 hasta 70 ° C, y 3,0 a 11,0, respectivamente. Producción de alto nivel en biorreactores se lleva a cabo principalmente mediante fermentación en estado sumergido. Ciertas cepas de hongos de origen marino con las enzimas presentes alcalina y las características de actividad fría, y la salinidad se considera una condición importante en los procesos de selección y producción. La capacidad de adaptación de los hongos de origen marino a las condiciones oceánicas puede ser considerado como un punto de atracción en el campo de la biotecnología marina hongos. En esta revisión, nos centramos en los avances en el descubrimiento de las enzimas de los hongos de origen marino y su importancia biotecnológica. Introducción Comunidades marinas microbianas (bacterias, hongos, algas, plancton, y virus) se consideran componentes ecológicos importantes en los ambientes marinos debido a su desempeño en los procesos biogeoquímicos ( Sowell et al., 2008 ). Hongos marinos han sido clasificados como obligar o facultativa: obligar a los hongos marinos son las que crecen y esporular exclusivamente en un hábitat marino o del estuario, mientras que los hongos marinos facultativos son los de agua dulce o de origen terrestre que son

capaces de crecer (y posiblemente esporular) en marina ambientes ( KOHLMEYER y Volkmann-KOHLMEYER, 2003 ; Li y Wang, 2009 ). Como una clasificación más general de estos organismos, el término "hongos de origen marino" se utiliza a menudo porque la mayoría de los hongos aislados de muestras marinas no están clasificados como demostrablemente obligar o microorganismos marinos facultativos ( Osterhage, 2001 ). Hay muchos factores que pueden influir en la actividad, abundancia y distribución de los hongos en el medio marino. La aparición de los hongos marinos se ha informado en diferentes sustratos (por ejemplo, esponjas, algas, madera, tunicados, sedimentos, moluscos, corales, plantas, peces), y la ecología y la filogenia de este grupo se resumen en Jones (2000) , Jones et al. (2009 , 2011 ), Jones y Pang (2012) y Richards et al. (2012) . Una gran diversidad de hongos se ha recuperado de largo de las costas, tales como manglares, arena, playa, río, y hábitats estuarinos, lo que sugiere que las influencias ambientales como inundaciones y vientos llevan hongos terrestres hacia los ambientes marinos. Por lo tanto, los hongos de origen marino a menudo exhiben rutinariamente características morfológicas similares a sus contrapartes terrestres ( Mejanelle et al., 2000 ; Morrison-Gardiner, 2002 ). Una amplia gama de actividades se ha identificado a partir de medio ambiente marino, incluyendo

antibacterianos,

antidiabético,

antifúngicos,

anti-inflamatorio,

antiprotozoarios, antituberculosis, antiviral, antitumoral, y actividades citotóxicas, muchos de los cuales se puede atribuir a enzimas específicas ( Mayer et al., 2013 ). Aunque algunos informes relacionados con la producción de enzimas por los hongos de origen marino aparecieron en la década de 1980, los estudios sobre este tema comenzaron a publicarse con mayor frecuencia después de 1999-2000 ( Velmurugan y Lee, 2012 ). Salinidad, alta presión, baja temperatura, condiciones oligotróficas, pH extremos, ampliamente que van contenido de minerales en el agua de mar, y las condiciones especiales de iluminación contribuyen a las diferencias entre las enzimas

generadas

por

microorganismos

marinos

y

enzimas

homólogas

de

microorganismos terrestres ( Booth y Kenkel, 1986 ; Jones 2000 ; Gomes et al., 2008 ; .

Madhu et al, 2009 ; . Pang et al, 2011 ; Intriago, 2012 ; . Passarini et al, 2013 ; . Rama et al, 2014 ). Debido a su inmensa diversidad genética y bioquímica, los microorganismos marinos son vistos como una nueva fuente prometedora de enzimas con potenciales aplicaciones tecnológicas ( Debashish et al., 2005 ; Zhang y Kim, 2012 ). El mercado de las enzimas de hongos marinos se divide en cuatro segmentos: (i) enzimas técnicas, destinados principalmente para la limpieza, textil, cuero, los biocombustibles, la pulpa y la industria del papel; (ii) enzimas para alimentos y bebidas; (iii) enzimas para alimentación animal; (iv) enzimas relacionadas con las aplicaciones ambientales; y (v) enzimas relacionadas con aplicaciones farmacéuticas y cosméticas. Los avances en el descubrimiento de las enzimas de los hongos de origen marino y su importancia biotecnológica se discuten a continuación. La producción de enzimas por hongos Derivado-Marine Acceso a cepas fúngicas Derivados-Marine Enfoques dependiente de la cultura han servido de las principales técnicas utilizadas para obtener enzimas de hongos para aplicaciones biotecnológicas. Sin embargo, se espera que en un futuro próximo, las aplicaciones moleculares, tales como los basados en el uso de ADN recombinante, se pueden aplicar de forma rutinaria para la expresión de la enzima marino directamente de bibliotecas metagenómicas. Tales técnicas podrían permitir el acceso a las enzimas producidas por las comunidades microbianas que no son cultivables en el laboratorio y que permiten el descubrimiento de nuevos compuestos que pueden ser utilizados en la biotecnología, como se comenta por Voget et al. (2003) y Singh (2010) . El proceso de aislamiento de hongos comienza con el muestreo sustrato. Kjer et al. (2010) informaron de metodologías comunes para la recogida de muestras y discutieron las condiciones especiales para el almacenamiento de muestras de tejido de animales y algas, y de la hoja de manglar. Esterilización de la superficie de la

muestra puede ser realizada por el lavado repetido con agua de mar esterilizada o agua de mar artificial (ASW). En el estudio de Menezes et al. (2010) , muestras de invertebrados marinos se esterilizaron primero con cloruro de mercurio (en etanol) y después se lavaron dos veces con agua de mar esterilizada. Por el contrario, Passarini et al. (2013) solamente se lavó las muestras con agua de mar esterilizada, que muestra una mejora en la tasa de recuperación de hongos. Los resultados de estos estudios sugieren que el cloruro de mercurio puede llegar a los tejidos internos y matar a algunas células microbianas. Después de esterilización de la superficie, las muestras se pueden inocular directamente en medios de cultivo de agar en placas de piezas (1 cm

3

) del sustrato o el uso de la técnica de vertido de placa después de la trituración

de sustrato y de dilución en serie. Diferentes condiciones de laboratorio se aplican para la recuperación de cepas de hongos a partir de sustratos marinos. La mayor diversidad se puede recuperar usando medios pobres y ricos, y temperatura diferente, pH y condiciones de oxígeno. La salinidad es una condición importante y puede lograrse usando agua de mar esterilizada o ASW. Los medios de cultivo se encuentran típicamente en la literatura para el crecimiento de hongos de origen marino son los siguientes: glucosa Agar, Sabouraud Agar, Boyd, y Kohlmeyer Agar (B & K; Kohlmeyer y Kohlmeyer, 1979 ), peptona y extracto de levadura Dextrosa Agar, Marine Agar, Potato agar de dextrosa, agar malta, harina de maíz Agar, y la avena agar. Kjer et al. (2010) describe un protocolo detallado para el aislamiento, purificación y caracterización

de

los

hongos

de

origen

marino

endófitos,

y Sponga

et

al. (1999) discutieron el aislamiento de hongos a partir de sedimentos marinos y esponjas. Hallmann et al. (2006) , Abdel-Monem et al. (2013) , y Sette y Bonugli-Santos (2013) también mencionan el uso de determinados nutrientes o compuestos con determinados niveles de toxicidad para la selección de los hongos de crecimiento lento. Para el aislamiento de levaduras, los métodos alternativos han sido reportados por Brauers et al. (2000) y Schulz et al. (2008) , y los métodos de enriquecimiento fueron

aplicados

por Dhevagi

y

Poorani

(2006) y Mohan

et

al. (2013) para

el

aislamiento de actinobacteria marino. Sin embargo, hasta donde sabemos, no existen reportes en la literatura disponible relacionados con las estrategias de enriquecimiento para el aislamiento de hongos a partir de sustratos marinos. Información adicional relacionada con el aislamiento de hongos de origen marino se puede encontrar en Vrijmoed (2000) y Nakagiri (2012) . Después del aislamiento, cepas de hongos se purifican y conservado, aunque no existe un método universal para la conservación microbiana debido a que la respuesta a los diferentes métodos varía entre grupos taxonómicos e incluso entre cepas de la misma especie. La Federación Mundial de Colecciones de Cultivos Directrices ( WFCC de 2010 ), orientaciones para el funcionamiento de los Centros de Investigaciones Biológicas ( OCDE, 2007 ), y la Guía para la Operación de las culturas Colecciones de la Sociedad Brasileña de Microbiología ( Sette et al., 2007 ) lista una serie de directrices relacionadas con el mantenimiento y conservación del material microbiológico. Algunos factores deben ser considerados al momento de elegir el método más apropiado de conservación: (i) el período de almacenamiento; (ii) la viabilidad continuada de las propiedades de linaje; y (iii) la importancia de la colección con respecto a la biodiversidad y potencial biotecnológico. El uso de al menos dos métodos de conservación se enfatiza en todas las directrices antes citadas; estas directrices también mencionan temas relacionados con la bioseguridad y seguridad biológica. Los métodos de conservación recomendadas y las formas de distribución de los hongos filamentosos y levaduras se resumen en el estudio reportado por Sette et al. (2013) y se enumeran en la Tabla 1 . Varios estudios han explorado los metabolitos de hongos de origen marino utilizando un enfoque dependiente de la cultura ( Bugni e Irlanda, 2004 ). En este sentido, se espera que un gran número de aislados puede ser conservado en las colecciones de cultivos de diferentes instituciones de todo el mundo, lo que representa una fuente potencial

de

recursos

genéticos

microbianos

para

aplicaciones

biotecnológicas. Según Sette et al. (2013) , los programas de investigación deben ser

puestos en su lugar como parte de las actividades de recogida de cultivos, según lo recomendado por WFCC (2010) Directrices, ya que no sólo ayuda a atraer personal de alta calidad, pero también se puede hacer una importante contribución al conocimiento de la grupos de organismos mantienen en estas colecciones. Además, estos programas aseguran que el personal de mantenerse al tanto de los acontecimientos actuales y son conscientes de las necesidades de la comunidad de usuarios. Es importante mencionar que, independientemente de la manera en que se obtuvieron los

recursos

genéticos

microbianos

(dependiente

de

la

cultura

o

enfoques

independiente del cultivo), el acceso (uso) de la biodiversidad microbiana debe seguir las normas nacionales e internacionales, incluidas las establecidas por el Convenio sobre la Diversidad Biológica ( CDB, 2011 ), especialmente el Protocolo de Nagoya sobre Acceso y Participación en los Beneficios - ABS. La detección y condiciones de cultivo No hay un único método para la detección de nuevas enzimas, pero se debe dar preferencia a la utilización de bajo costo, rápida y técnicas sensibles. Cuando un gran número de microorganismos se va a evaluar, cribado de alto rendimiento (HTS) o métodos de control de rendimiento medio (MTS) deben ser considerados en la etapa de prospección ( Sette et al., 2013 ). En una definición algo arbitraria, 'rendimiento medio "indica varias determinaciones 100 por día, mientras que el" alto rendimiento "se considera actualmente que implican la evaluación de 1.000-10.000 muestras por día ( REETZ, 2006 ). Screening menudo puede comenzar en la etapa de aislamiento con la adición de fuentes específicas de nutrientes (por ejemplo, hidrocarburos poliaromáticos - PAH, pesticidas, antimicrobianos, inductores) en el medio de cultivo para seleccionar preferentemente el microorganismo capaz de producir la enzima diana ( Da Silva et al. , 2004 ). Los métodos colorimétricos en placas de Petri han sido ampliamente utilizados para la selección de enzimas microbianas. En estos métodos, la enzima diana convierte un sustrato incoloro en un color de uno o cambia el color medio, tal como se

utiliza para el cribado de la asparaginasa y la glutaminasa ( Thenmozhi et al., 2011 ; Patil et al, 2012. ; Dhale y Mohan-Kumari de 2014 ), ligninasas ( . Verma et al, 2010 ; . Chen et al, 2011 ), lipasas ( . Duarte et al, 2013 ), xilanasas y celulasas ( Azad et al, 2013. ). Análisis de halos, formados por degradación del sustrato alrededor de la colonia, se puede aplicar, por ejemplo, para la detección de la proteasa ( Zhang y Kim, 2010 ). Durante la proyección y producción de enzimas a partir de muestras marinas, la presencia de la sal puede ser crucial ya que se presume que el metabolismo de hongos de origen marino está adaptada a la salinidad del océano ( D'Souza et al., 2006 ; . Chen et al, 2011 ) . Chen et al. (2011) y Bonugli-Santos et al. (2012) lograron mejores resultados en la selección de enzimas que degradan la lignina cuando se aplicaron las condiciones salinas (ASW). Además, Arfi et al. (2013) informaron de la secreción de enzimas

lignocelulolíticas

adaptados

al

agua

salada

desde

el

mangle

hongo Pestalotiopsis sp. La Tabla 2 enumera una selección de las enzimas producidas por

hongos

de

origen

marino,

las

condiciones

de

crecimiento,

y

sus

características; para todas las enzimas citadas, la salinidad fue considerado en las condiciones de cultivo. La producción de hongos de las enzimas depende de su fisiología, así como de la composición del medio de cultivo ( Baldrian y Gabriel, 2003 ). Carbono y nitrógeno fuentes juegan un papel importante en la producción de enzimas; sus efectos se han investigado en numerosos hongos de ambientes terrestres y también son relevantes para los hongos de origen marino. Sustratos complejos, tales como almidón, caseína, pectina, extracto de malta, salvado de trigo, aceite de oliva, xilano, y bagazo de caña de azúcar, se utilizan para la producción de enzimas por los hongos de origen marino (Tabla 2 ). Las enzimas enumeradas en la Tabla 2 fueron producidas por cepas de hongos recuperados de diferentes sustratos, incluyendo invertebrados marinos (esponjas y cnidarios), sedimentos, algas, madera en descomposición, y detritus hoja. La temperatura óptima y el pH de estas enzimas rangos de 37 a 70 ° C y 3-9, respectivamente.

Información adicional sobre la selección y producción de enzimas de hongos marinos se pueden encontrar en Hyde y puntero (2000) , y Velmurugan y Lee (2012) . Debido a las condiciones de cultivo influyen claramente en la producción de enzimas, la mejor manera de mejorar su producción es el uso del diseño experimental y el análisis estadístico. Esta metodología se ha aplicado con éxito a los hongos terrestres ( Levin et al., 2008 ) y proporciona un enfoque eficiente para determinar las mejores condiciones de cultivo para maximizar la producción de enzimas, que a su vez puede conducir a la optimización de procesos. La implementación del diseño central compuesto metodología estadística, Bonugli-Santos et al. (2010a) llegó a la conclusión de

que

la

producción

de

manganeso

peroxidasa

de

origen

marino Mucor

racemosus CBMAI 847 es más probable en relación a la concentración de sal. D'SouzaTiclo et al. (2009) demostraron la importancia de la utilización de la metodología de superficie de respuesta en la evaluación de los efectos y las interacciones de los componentes del medio sobre la producción de lacasa por un hongo de origen marino. En este estudio, las concentraciones bajas de NH

4

Se encontraron Cl y altas

concentraciones de glucosa para favorecer la producción de biomasa. Bioprocesos Después de que las condiciones de cultivo óptimas a pequeña escala se definen (matraces con agitación), los estudios relacionados con la producción de enzimas en una escala mayor (biorreactores) y el escalado, que se define por Bliem y Katinger (1988) como el predecible (ingeniería) aumentar la capacidad de producción, se debe realizar. Consumo de sustrato, la formación del producto, y la biomasa celular son factores importantes que deben tenerse en cuenta, y cuantificadas, para los estudios apropiados de escalado. Cepas de hongos de origen marino-adaptadas a un medio líquido pueden atenuar algunos de los problemas encontrados con las cepas terrestres, tales como la medición de la biomasa. Además, las cepas adaptadas al agua pueden mostrar un aumento de la producción de enzimas ( Verbist et al., 2000 ; Masuma et al., 2001 ).

La producción a gran escala (por ejemplo, en biorreactores) de glucoamilasa, superóxido dismutasa, peroxidasa de lignina, quitinasa, proteasa, y la glutaminasa por cepas marinas se informa en la literatura ( Sarkar et al., 2010 ). Estas enzimas se producen en biorreactores en gran medida a través de la fermentación en estado sumergido, y se enumeran las condiciones relacionadas con el biorreactor de producción en la Tabla 3 . Trincone (2011) describe una visión general de las estrategias adoptadas bioprocesos para el cultivo de organismos de origen marino para la producción de enzimas, incluyendo la proteasa, quitinasa, agarasa, y peroxidasa. Para una mayor discusión sobre la producción de enzimas marinas y nuevas perspectivas, véase Kristensen et al. (2008) y Trincone (2010) . Para muchas aplicaciones industriales, las enzimas deben ser concentrado, separado, y / o purificarse a partir del medio, y las estrategias de purificación empleadas deben ser de bajo costo, tener un alto rendimiento y selectividad, ser susceptibles de operaciones a gran escala y debe tener el potencial de la recuperación continua de los productos ( Gupta

et

al.,

2004 ; Singh

y

Mukhopadhyay

2012 ). En

algunos

casos,

las

metodologías de purificación deben adaptarse para mantener la integridad de las enzimas ya que la actividad catalítica depende de la estructura conformacional. Varias estrategias se pueden aplicar para obtener enzimas purificadas. Sin embargo, los estudios específicos para el establecimiento de estrategias de purificación enzimática marinos son escasos. Algunos informes de aislamiento de la enzima fúngica de origen marino y purificación se presentan en la Tabla 4 . El grado de purificación varía significativamente en función del número y orden de las etapas, y el proceso de purificación en la mayoría de los casos se basa en pasos secuenciales, con baja y alta resolución. En general, se emplean métodos de baja especificidad, tales como la concentración, seguido de cromatografía. Procesos de purificación aplicados a las enzimas a partir de cepas de hongos marinos (Tabla 4 ) pueden llegar a un rendimiento de recuperación de 66% y un factor de purificación de hasta 647 veces. En la mayoría

de los casos, aumentando el número de pasos conduce a una mayor enriquecimiento, aunque se observa una disminución severa en el rendimiento. Una vez que se obtiene con éxito la enzima purificada, la información relevante se puede lograr a través de la caracterización físico-química y bioquímica. Estas características son esenciales para guiar una elección efectiva de la estrategia de purificación a gran escala y la realización del potencial de aplicación de la enzima. Es de destacar que no hay procesos industriales para la purificación de la enzima de origen marino se encontraron en la literatura disponible. Los datos de los estudios citados en la Tabla 4 muestran que la temperatura y pH óptimos de las enzimas purificadas producidas por cepas de hongos de origen marino varió desde 35 hasta 75 ° C y 3,0 a 11,0, respectivamente. La gran mayoría de las enzimas citadas en las Tablas 3 y 4 se obtuvieron de ascomicetos hongos, con un pequeño porcentaje producido por representantes de basidiomicetos. El predominio de los ascomicetos en los hábitats acuáticos se ha discutido en la literatura, con la principal hipótesis para explicar este predominio es la presencia de esporas de adaptación (apéndices) para el ecosistema acuático ( Hyde y Jones, 1989 ; Prasannarai y Sridhar, 2001 ; Vijaykrishna et al., 2006 ). Este grupo representa los hongos que son fácilmente cultivables y pueden recuperarse fácilmente cuando se aplican técnicas de cultivo dependiente ( Baker et al., 2009 ). Por el contrario, los basidiomicetos hongos rara vez se aislaron de muestras marinas ( Menezes et al., 2010 ). Las

diferentes

especies

de

los

géneros Aspergillus y Penicillium se

citan

como

productores de origen marino de enzimas. Estos hongos son tolerantes a la sal y se han reportado en la literatura como hongos invertebrados que habitan ( Holler et al., 2000 ; .

Da

Silva

et

al,

2008 ; .

Baker

2010 ). El Aspergillus sp. y Penicillium sp. citados

et

al, en

2009 ; . las

Menezes

et

al,

Tablas 3 y 4 fueron

recuperados de invertebrados marinos, agua de mar, sedimentos profundos, y los detritus de manglar.

Potencial biotecnológico En cuanto al papel ecológico de los hongos de origen marino, los estudios han demostrado

que

sus

actividades

principales

son,

en

efecto

asociados

a

la

descomposición de la materia orgánica. Dentro de este contexto, una gran diversidad de enzimas hidrolíticas y oxidativas, que pueden ser utilizados en procesos biotecnológicos, han sido reportados para diferentes especies de hongos marinos (Tablas 2 - 4 ). De acuerdo con Velmurugan y Lee (2012) , los hongos de origen marino son capaces de producir enzimas con nuevas características fisiológicas, como la tolerancia elevada de sal, termoestabilidad, barophilicity, y frío-actividad. Sin embargo, pocos estudios hasta la fecha han demostrado que las enzimas de las cepas de hongos marinos son diferentes de los producidos por sus homólogos terrestres ( Chi et al., 2009 ). Xilanasas alcalinas y lacasas tolerantes a metales termoestables son producidas por cepas de origen

marino

de Aspergillus

niger y unicolor

Cerrena ( Raghukumar

et

al.,

2004b ; D'Souza-Ticlo et al., 2009 ). Endoglucanasas activos de baja temperatura fueron obtenidos por varias cepas de hongos a partir de la esponja marina Haliclona Simulans en Irlanda ( Baker et al., 2010 ), y la xilanasa frío-activa se producen por un origen marino Cladosporium sp. ( Del-Cid et al, 2014. Y por una cepa de hongos marinos recombinante) (un hongo psychrotrophic del Mar Amarillo; Hou et al., 2006 ). Quitinasas activas a bajas temperaturas (5 y 10 ° C) también fueron reportados por Fenice et al. (1998) y Velmurugan et al. (2011) . Se informó de lipasas, proteasas y celulasas que se produce en los medios sólidos a 15 ° C por cepas de levadura marinos antárticos aisladas de muestras marinas (por ejemplo, diferentes invertebrados marinos y sedimentos; Duarte et al, 2013. ). Enzimas microbianas-activa fríos han atraído una atención creciente en los últimos años ( Wang et al., 2012 ). Además de las propiedades relacionadas con sus características estructurales, una de las principales ventajas relacionadas con el uso de estas enzimas es los costes de los gastos y de procesamiento de disminución de energía

asociados

con

etapas

de

calentamiento

industriales

( Duarte

et

al.,

2013 ). Hongos tolerantes a la sal y sus enzimas tolerantes a la sal (enzimas principalmente degradan la lignina,) se han utilizado para la biorremediación de contaminantes ambientales ( Passarini et al., 2011 ), tal como se describe en la sección "Aplicaciones ambientales." El descubrimiento de las enzimas barotolerant sigue siendo en la fase inicial ( Velmurugan y Lee, 2012 ). La capacidad potencial de los hongos de origen marino para crecer en sustratos relativamente más sencillas y económicas, y producen enzimas con diferentes características fisiológicas puede colocarlos en la vanguardia de las aplicaciones comerciales actuales. Aplicaciones medioambientales La decoloración de textiles E uents ffl sintéticos Tintes y

Colorantes residuales procedentes de diversas fuentes introducen contaminantes orgánicos en los recursos naturales de agua o sistemas de tratamiento de aguas residuales ( Zaharia y Suteu 2012 ). Estos colorantes pertenecen a clases de compuestos

con

azo,

antraquinona,

trifenilmetano,

y

estructuras

poliméricas

heterocíclicas. Según Diwaniyan et al. (2010) , los colorantes azoicos son la clase más grande y el más versátil de los colorantes y representan más de la mitad de los tintes sintéticos producidos anualmente. En los ecosistemas acuáticos, colorantes pueden interferir con la fotosíntesis y la difusión de gases y son de preocupación para la salud humana ( Baughman y Weber, 1994 ; Ciullini et al., 2008 ). Además, estos compuestos a menudo son recalcitrantes, y su eliminación de aguas residuales es difícil y caro ( Hao et al., 2000 ). En este sentido, un considerable esfuerzo se ha centrado en el desarrollo de tecnologías eficientes y rentables

para

el

tratamiento

de

aguas

residuales

colorantes,

incluyendo

la

biorremediación, un proceso en el cual los agentes biológicos se utilizan para degradar los contaminantes ambientales. La biorremediación se basa en la exploración de las poblaciones microbianas que pueden modificar o descomponer ciertos contaminantes

( Peixoto et al., 2008 ). Los microorganismos utilizados en la remediación se pueden considerar como una alternativa biotecnológica atractivo para lograr posible la mineralización del contaminante y su transformación en productos menos tóxicos con una mayor solubilidad en agua, que puede ser degradado por la acción de otros microorganismos ( Cerniglia, 1997 ; Cerniglia y Sutherland, 2001 ). Varios hongos son conocidos por ser capaces de degradar los contaminantes persistentes ( Haritash y Kaushik, 2009 ), incluidos los colorantes textiles. Debido a que un gran número de procesos textiles puede generar uents ffl e tener condiciones salinas y alcalinas, hongos de ambientes marinos demuestran una ventaja biológica importante para e ffl uente decoloración / degradación debido a que estos hongos se adaptan a alta concentración de sal y pH. El mecanismo de tinte decoloración por células fúngicas incluye reacciones oxidativas, que pueden generar derivados no tóxicos ( Ciullini et al., 2008 ). Entre las enzimas extracelulares producidas por hongos filamentosos, el sistema ligninolítico es de gran relevancia en la remediación ambiental ( Arun et al., 2008 ). Raghukumar

et

al. (1996 , 2004a , 2008 )

y D'Souza

et

al. (2006) mostraron

decoloración significativa de uents ffl textil correos y colorantes sintéticos (por ejemplo, rojo Congo, verde brillante, y RBBR) por hongos de origen marino. Otros grupos de investigación se han centrado en el uso de hongos filamentosos de origen marino para la decoloración del tinte sintético ( Junghanns et al., 2008 ; . Bonugli-Santos et al, 2012 ; . Chen et al, 2014 ). En el estudio realizado por Chen et al. (2014) , un sistema de

inmovilización

de

células

enteras

(usando

los

hongos

de

origen

marino Pestalotiopsis sp. J63 y Penicillium janthinellum P1) mostró la capacidad para decolorar colorante Azure B. Los nutrientes y los parámetros físicos tienen un efecto significativo en la decoloración del tinte ( Singh et al., 2013 ), y el mecanismo que implica la lacasa pueden diferir dependiendo de la estructura de colorante ( D'Souza et al., 2006 ). Según Verma et al. (2010) , los hongos de origen marino fueron capaces de decolorar dos correos uents

ffl textiles: TEA (que contienen un colorante azoico con un pH de 8,9) y TEB (que contiene una mezcla de ocho colorantes reactivos con un pH de 2,5). Los ascomicetos y basidiomicetos estudiados presentan 30 a 60% de decoloración TEA y 33 a 80% de decoloración TEB, respectivamente, bajo condiciones salinas. Los análisis adicionales de toxicidad (medida por CL50 valores contra Artemia larvas) y un análisis de espectrometría de masas de uents ffl E después de tratamiento de hongos reveló la degradación de la mayoría de los componentes e ffl uente. Cuanto mejor sea la capacidad de basidiomicetos de origen marino para decolorar y degradar colorantes textiles corrobora los resultados de muchos estudios citados en la literatura utilizando los basidiomicetos terrestres hongos. De hecho, basidiomicetos son considerados los mejores productores de enzimas ligninolíticos, principalmente aquellos clasificados como hongos de la pudrición blanca. Basidiomicetos esponja derivados mostraron la capacidad para decolorar tintes textiles en medio sólido bajo tanto salinos y no salinos condiciones ( Bonugli-Santos et al., 2012 ). Además, completa decoloración RBBR se alcanzó en medio líquido, con la mejor decoloración obtenida utilizando Tinctoporellus sp. CBMAI 1061 después de 3 días de incubación a dos concentraciones de RBBR (500 y 1000 mg / L). También se informó de RBBR es degradada por hongos filamentosos aislados de coral escleractinio y zoantídeos recogido a lo largo de la costa norte de Sao Paulo, Brasil. En otro estudio, Penicillium citrinum CBMAI 853 fue el hongo más eficiente, decolorante RBBR (100%) después de 12 días, seguido por A. sulphureus CBMAI 849 (95%), Cladosporium cladosporioides CBMAI 857 (93%) y Trichoderma sp. CBMAI 852 (89%; . Da Silva et al, 2008 ). Según Raghukumar et al. (2004a) , los hongos de origen marino son a menudo más eficaz que los hongos terrestres en el tratamiento de diversos colores e uents ffl porque están mejor adaptados para llevar a cabo bajo condiciones extremas (alta salinidad).

La degradación de los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP)

Hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs) están ampliamente distribuidos en el medio ambiente y pueden persistir durante largos períodos de tiempo ( Shuttleworth y Cerniglia, 1995 ). Moléculas de PHA se componen de dos o más anillos condensados de benceno y se forman durante la combustión de moléculas orgánicas y su posterior recombinación ( Haritash y Kaushik, 2009 ). Los bosques, filtraciones de petróleo, erupciones volcánicas y exudados de árboles constituyen algunas fuentes naturales de los HAP. Las fuentes antropogénicas de HAP incluyen la quema de combustibles fósiles, alquitrán de hulla, madera, basura, basura, residuos de aceite lubricante, y los filtros de aceite, la incineración de residuos sólidos municipales y los derrames de petróleo y de descarga ( Kaushik y Haritash de 2006 ). Ciertos PHAs se consideran tóxicos, mutagénicos y cancerígenos ( Peakall et al., 1982 ). La base de los diversos mecanismos conocidos del metabolismo aeróbico de PAHs implica la oxidación del anillo aromático ( Bamforth y Singleton, 2005 ). El sistema ligninolítico y el sistema de monooxigenasa de citocromo P-450 pueden estar implicados en la degradación de PAH por hongos filamentosos ( Haritash y Kaushik, 2009 ). Passarini et al. (2011) informaron de que el hongo A. sclerotiorum CBMAI 849 mostró 99,7% pireno (2 mg en 30 ml) y 76.6% de benzo [a] pireno (1 mg en 30 ml) la degradación después de 8 y 16 días, respectivamente. Benzo [a] pireno agotamiento (> 50,0%) también se logró por Mucor racemosus CBMAI 847. datos de HPLC-DAD-MS mostraron que A. sclerotiorum CBMAI 849 y M. racemosus CBMAI 847 son capaces de metabolizar pireno a pyrenylsulfate y benzo [a ] pireno de benzo [a] pyrenylsulfate, lo que sugiere que el mecanismo de hidroxilación es mediada por un citocromo P-450 monooxigenasa, seguido por conjugación con iones de sulfato. En el estudio realizado por Wu et al. (2009) , Aspergillus sp. BAP14 aislado de sedimento marino (la costa China) mostró la capacidad de degradar benzo [a] pireno: el hongo fue capaz de eliminar aproximadamente 30% y 60% BaP (0,010 mg / ml) después de 3 y 12 días, respectivamente. En otro estudio, dos hongos de origen marino no identificado (NIOCC

# 312 y # NIOCC 2a) fueron capaces de eliminar fenantreno de un medio de cultivo por adsorción sobre el micelio de hongos ( Raghukumar et al., 2006 ). Teniendo en cuenta que el uso de los hongos de origen marino para la biorremediación de ambientes salinos contaminadas es facilitado por su tolerancia a condiciones salinas, estos microorganismos son recursos microbianos importantes para aplicación biotecnológica en la biorremediación de ambientes de PAH-contaminado, tales como mar y los sedimentos marinos. Aplicaciones industriales Diferentes enzimas producidas por los hongos de origen marino han sido reportados en la literatura y están relacionados con la producción industrial de: (i) las lipasas, para el desarrollo de cosméticos y como componentes de la medicina (enzimas digestivas) o reactivos clínicos ( Zhang y Kim, 2010 ; Murray et al 2013. ); (ii) las proteasas, para la producción de digestivos y anti-inflamatorias drogas ( Zhang y Kim, 2010 ); (iii) ligninasas, con aplicaciones biotecnológicas en muchos sectores, incluyendo las industrias tales como la química, combustible, alimentos, agricultura, papel, textil y cosmética ( Raghukumar et al., 1994 ; Sette y Bonugli-Santos, 2013 ); y (iv) otros compuestos (por ejemplo, L -glutaminase, tanasa y alginasa), con posibles aplicaciones en los sectores de alimentos / bebidas (farmacéutica y Velmurugan y Lee, 2012 ). La proporción de las enzimas utilizadas para la alimentación y bebidas está en constante crecimiento, con una previsión de crecimiento superior al promedio para los próximos años debido a la demanda de nuevas aplicaciones en los sectores lácteos y repostería, entre otros. Los estudios han puesto de manifiesto los avances en la tecnología de los alimentos y han señalado las capacidades de microorganismos marinos en la producción de compuestos activos, incluyendo las proteínas y enzimas ( Bashir et al., 2011 ; Dewapriya y Kim, 2014 ). Enzimas ligninolíticos presentan importantes propiedades biotecnológicas, ya que podrían ser capaces de degradar una amplia variedad de sustratos a través de

reacciones oxidantes libres mediados por radicales. Estas enzimas también se pueden considerar un gran recurso en el campo de biocombustibles, debido a la posible resistencia y la actividad en presencia de disolventes y diferentes condiciones de pH. Aunque no hay informes en la literatura disponible en relación con el uso de los hongos de origen marino o sus enzimas para la producción de etanol (segunda generación), Raghukumar et al. (2004b) mostraron mineralización de lignina eficiente por el hongo basidiomiceto NIOCC # 312 aislados de la descomposición de la hierba del mar. Además, Intriago

(2012) informó

de

la

posibilidad

de

la

utilización

de

microorganismos marinos en la producción de etanol celulósico. Es importante destacar que los hongos clasificados como basidiomicetos son los mejores productores de enzimas ligninolíticas; Por lo tanto, esta clase de hongos debe ser considerado como el objetivo en estudios relacionados con aplicaciones industriales y ambientales ( Chung et al., 2000 ), incluyendo el tratamiento biológico de sustrato lignocelulósico para la producción de biocombustible. A pesar de la relevancia de las enzimas de hongos de origen marino, los datos disponibles relativos a las solicitudes de patentes o depósitos asociados a la biotecnología el uso de estos hongos son insuficientes. Las patentes relacionadas con la biotecnología marina presentada en la base de datos de la Organización Mundial de la

Propiedad

Intelectual

(OMPI)

se

asocian

sobre

todo

con

las

bacterias

y

cianobacterias. Para la recogida de datos, se realizó una búsqueda en cuatro bases de datos: Oficina Europea de Patentes (EPO), Espacenet-LatPat (América, Estados Unidos y España), Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI; Brasil), y bioprospección de Recursos de Información (Universidad de las Naciones Unidas, Japón). De éstos, sólo OEP proporcionó resultados al utilizar las palabras clave "hongos marinos" y se encontraron catorce patentes presentadas, pero sólo once están relacionadas con la biotecnología "enzimas de hongos marinos."; ninguna de las patentes registradas se relaciona con la producción de enzimas.

Otra búsqueda relacionada con patentes basadas en organismos marinos se realizó en bioprospección de recursos de información (base de datos) utilizando una búsqueda general (que se realizó sólo en esta base de datos debido a su tamaño más pequeño). Se encontró un total de 105 patentes (o solicitudes). Los resultados mostraron solo una patente alemana relacionada con un hongo filamentoso no identificado asociado con la esponja marina Xestospongia exigua , que se utiliza para la síntesis de biomoléculas con propiedades farmacéuticas. Además, se ha encontrado una

patente

japonesa

relacionada

con

pectinasa

producción

por

la

levadura Cryptococcus sp. La búsqueda reveló un bajo número de patentes de hongos de origen marino, con 46,6% de las patentes (o solicitudes) está relacionado con otros microorganismos marinos, tales como bacterias y arqueas. En un estudio previo realizado por Teixeira et al. (2010) utilizando la base de datos nacional (INPI), se encontraron 39 patentes, con un 84% en referencia a las algas, el 9% de los animales, un 3% a diversos microorganismos y el 3% a otros organismos (no especificado). Entre los organismos marinos con potencial biotecnológico, hay relativamente pocas solicitudes de patentes y registros de hongos. Sin embargo, teniendo en cuenta la línea de tiempo relacionado con el campo de la micología marino (Figura 1 ), incluyendo los avances actuales en este campo, un aumento significativo de solicitudes de patente debe ser observado en un futuro próximo. En 2014, nuestro grupo de investigación depositado una solicitud de patente en el INPI (número de depósito INPI BR 10 2014 008 502 5) en relación con el proceso de producción de la enzima lacasa por el basidiomicetos de origen marino Peniophora sp. CBMAI 1063 (enzima lacasa y su uso). Esta enzima es muy produce sólo en condiciones salinas, que muestra claramente la influencia del medio marino en la producción de esta enzima. Conclusión y perspectivas futuras Estudios relacionados con la prospección de enzimas de hongos de origen marino podrían resultar en el descubrimiento de nuevas enzimas que son diferentes de sus contrapartes terrestres y también aumentar nuestra comprensión de la diversidad y la ecología microbiana de este grupo. Teniendo en cuenta que los ecosistemas marinos se

consideran un entorno poco explorado, ya la luz de los estudios en curso relacionados con la diversidad marina-hongos a base de dependiente de la cultura y los enfoques independientes, es razonable esperar que los nuevos taxones de hongos recuperado de los hábitats marinos será reportado en el corto plazo. condiciones marinas (por ejemplo, la salinidad, presión, temperatura y luz) contribuir a las diferencias significativas entre las enzimas producidas por microorganismos marinos y enzimas homólogas de sus contrapartes terrestres. Sin embargo, no se han evaluado a fondo los estudios relacionados con la diferencia efectiva de estas enzimas. Tales estudios soportar aplicaciones, y aumentar nuestra comprensión de la ecología, de los hongos de origen marino. Caracterización molecular, cristalografía, y la modulación de la enzima combinada con la evaluación enzimología clásica podrían ayudar a abordar cuestiones relacionadas con cataliza y funciones. Además, debe alentarse a los estudios relacionados con la transferencia de genes para acelerar el desarrollo de las biotecnologías económicamente viables asociados a la aplicación de los hongos de origen marino en los sectores industriales y ambientales. Los resultados presentados en esta revisión destacan el potencial de enzimas de hongos de origen marino para la biotecnología. Para mejorar el acceso a los microorganismos marinos y el uso de sus enzimas, nacional y debe ser establecido programas internacionales, incluyendo la provisión de instalaciones para el muestreo microbiana

marina

(especialmente

en

ambientes

extremos,

tales

como

las

profundidades del mar); cultivo; prospección; preservación; y mantenimiento de las colecciones de cultivos. Declaracion de conflicto de interes Los autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de cualquier relación comercial o financiera que puedan interpretarse como un posible conflicto de intereses.