Paramètre/réinitialisation

T. reesei é um fungo filamentoso, mesofílico e saprofítico que cresce aerobicamente sobre biomassa vegetal morta, entre outros substratos. Taxonomicamente é classificado como da divisão Ascomycota, classe Sordariomycetes, ordem Hypocreales, família Hypocreaceae e gênero Trichoderma. Até o momento, são conhecidas mais de 200 espécies desse gênero, sendo a maioria saprofítica (SCHUSTER; SCHMOLL, 2010; MUKHERJEE et al., 2013). Existem algumas espécies de patógenos de plantas e cogumelos (T. koningii), bem como espécies que se alimentam de outros fungos (T. viride, T. harzianum e T. atroviride) (SCHUSTER; SCHMOLL, 2010). Dentre as várias aplicações destas espécies, pode- se citar controle biológico e produção de enzimas para as indústrias têxtil, de alimentos e de biocombustíveis (KUNAMNENI et al., 2014; PURANEN; ALAPURANEN; VEHMAANPERÄ, 2014; DE PAULA et al., 2018a). Para se ter uma ideia da importância econômica e industrial deste fungo, dentre todas as hemicelulases e celulases produzidas mundialmente, 22,7 e 26,9 % são provenientes da espécie T. reesei, respectivamente (BISCHOF; RAMONI; SEIBOTH, 2016).

T. reesei é utilizado para produção de celulases e hemicelulases nativas, mas também para produção de proteínas heterólogas. T. reesei tem servido como fungo modelo para estudos da degradação de lignocelulose, sendo que diversas das primeiras celulases e hemicelulases identificadas e caracterizadas são provenientes dele (SHOEMAKER et al., 1983; PENTTILÄ et al., 1986; TEERI et al., 1998). Adicionalmente, T. reesei também é utilizado como plataforma industrial para produção de lipases, proteases, amilases e outras enzimas de alto valor (BISCHOF; RAMONI; SEIBOTH, 2016).

T. reesei foi isolado originalmente nas Ilhas Salomão, na Segunda Guerra Mundial, em 1944, colonizando barracas de algodão e roupas do exército americano (SEIDL et al., 2008). O isolado foi identificado inicialmente como T. viride e a cepa nomeada como QM6a (MANDELS; REESE, 1957). Mais tarde, esta cepa foi reconhecida como sendo diferente da espécie T. viride, sendo então reclassificada como T. reesei em homenagem ao pesquisador Elwyn T. Reese (BISCHOF; RAMONI; SEIBOTH, 2016).

Em um período de aumento do preço dos combustíveis fósseis e necessidade de estimular fontes alternativas de energia, o poder celulolítico de T. reesei QM6a atraiu a atenção dos pesquisadores da época, dando início a programas de desenvolvimento de

mutantes mais hipercelulolíticos com aplicação industrial (PAYNE et al., 2015). Estes programas estavam espalhados em centros de pesquisa, universidades e empresas, como o Laboratório Natick, a Universidade Rutgers, e a empresa Cetus Corporation, nos EUA.

As primeiras cepas melhoradas – QM9413 e QM9414 – foram obtidas a partir da parental QM6a após radiação por aceleração linear. Foi observado que a cepa QM9414 produz duas vezes mais celulases que a QM9413, e foi utilizada no laboratório americano Natick para desenvolvimento da cepa MCB-77. Esta possui o triplo da produtividade volumétrica de celulase quando comparada com a cepa QM9414 (90 contra 30 IU/L/h). Na Universidade Rutgers (por isso a sigla ‘RUT’), a cepa QM9414 foi também melhorada através de irradiação por UV seguida do tratamento químico com N-nitroguanidina (NTG), dando origem às cepas M-7 (e outros mutantes da série M) e NG-14, respectivamente. Montenecour e Eveleigh obtiveram então a cepa industrial RUT C30 a partir da NG-14, induzindo mutações por UV e realizando a seleção dos mutantes com alta atividade celulolítica e resistência ao metabólito 2-deoxiglicose. O mutante obtido produz duas vezes mais proteína extracelular em relação à cepa NG-14, chegando a produzir 30 g/L de proteína em fermentação industrial utilizando lactose como fonte de carbono (MONTENECOURT; EVELEIGH, 1977, 1979; EVELEIGH, 1982; FITZ; WANKA; SEIBOTH, 2018). Além disso, RUT C30 possui de quatro a seis vezes mais atividade de BGL que a cepa parental QM6a (PAYNE et al., 2015). Na década de 80, outras iniciativas também deram origem a outras cepas de T. reesei, a exemplo dos programas desenvolvidos nos laboratórios do VTT (Finlândia) e Cayla (França), e na empresa Kyowa Hakko Kogyo (Japão) (PAYNE et al., 2015) (Figura 7).

Figura 7. Mutagênese e seleção das cepas mutantes de Trichoderma reesei. Após o isolamento da cepa parental QM6a na Segunda Guerra Mundial, vários programas de desenvolvimento de cepas hipercelulolíticas foram iniciados. UV: radiação por luz ultra- violeta; NTG: N-nitroguanidina (PAYNE et al., 2015).

A cepa RUT-C30 é uma das principais cepas industriais destinadas à produção de celulases. Atualmente, é utilizada como um chassi genético para desenvolvimento de novas cepas industriais, e tem sido alvo de extensa pesquisa na área de conversão de biomassa e produção de biocombustíveis e produtos de alto valor agregado (DRUZHININA; KUBICEK, 2017). Com o avanço das ténicas de biologia molecular e sequenciamento em larga escala, foi possível demonstrar que o fenótipo hipercelulolítico da cepa industrial RUT-C30 é atribuído, de forma considerável, ao truncamento do gene cre1, principal responsável pela ativação da repressão catabólica por carbono (RCC). Esta resposta ocorre na presença de açúcares prontamente metabolizáveis (glicose, por exemplo), que reprimem a síntese de enzimas de catabolismo energético e asseguram assim a utilização preferencial da fonte de carbono menos custosa energicamente. Dessa forma, a célula economiza energia ou pode utilizá-la para realizar outros processos biológicos (ILMÉN; THRANE; PENTTILÄ, 1996; RUIJTER; VISSER, 1997; PORTNOY et al., 2011a).

Além do truncamento de cre1, a cepa RUT-C30 possui também uma mutação no gene gls2α da subunidade alpha da glicosidase II envolvida na glicosilação protéica (GEYSENS et al., 2005) e uma deleção de 85 kb no genoma, que eliminou 29 genes em relação à cepa QM6a, como transportadores, fatores de transcrição (FTs) e enzimas do metabolismo primário (SEIDL et al., 2008). A análise da glicômica da cepa RUT-C30 mostrou evidências de que as hidrolases extracelulares têm um perfil atípico de glicosilação não visto na glicômica

da parental QM6a (PETERSON; NEVALAINEN, 2012), causada pela mutação no gene gls2α, específica das cepas RUT-C30 e NG14 (STALS et al., 2004; GEYSENS et al., 2005).

Ao longo dos últimos anos, as linhas de pesquisa com T. reesei têm focado principalmente na exploração de seu potencial biotecnológico para produzir enzimas de degradação de lignocelulose e identificação de novos reguladores transcricionais para maior expressão dessas enzimas. Outros estudos, porém, abordam outras temáticas interessantes, como metabolismo secundário, bioremediação e novas estratégias de manipulação gênica. A seguir, um breve resumo dos tópicos recentemente investigados com as referências dos trabalhos (Tabela 2).

Tabela 2. Principais tópicos investigados e estudos recentes com T. reesei.

Tópicos investigados Referências

Uso de substratos de baixo custo (palha e farelo de trigo, bagaço de cana) para produzir CAZymes

(DEY et al., 2018) (ELLILÄ et al., 2017) (JIANG et al., 2017) (BORIN et al., 2015) Identificação e caracterização de novos reguladores

transcricionais e transportadores associados à degradação de lignocelulose

(HITZENHAMMER et al., 2019) (WANG et al., 2019a) (NOGUEIRA et al., 2018)

(BENOCCI et al., 2018) (CAO et al., 2017) (DERNTL et al., 2017)

(LIU et al., 2017) Descoberta de novos indutores da expressão de

celulases

(DARANAGAMA et al., 2019) (CHEN et al., 2019) (XIA; YANG; XIA, 2018a) (HUANG; WAGES, 2016) (SATYAMURTHY et al., 2016) Padrão de glicosilação e sua influência na eficiência

catalítica de enzimas

(WANG et al., 2019b) (RANAEI SIADAT; MOLLASALEHI;

HEYDARZADEH, 2016) Sistema de ativação de enzimas oxidativas (LPMOs) por

transferência de elétrons catalisada enzimaticamente (celobiose desidrogenase)

(SILVA; LOPES, 2018) (WANG; LU, 2016)

Influência do engenheiramento de fatores de transcrição e promotores sobre a produção de celulase

(ZHANG et al., 2018a) (KIESENHOFER; MACH; MACH-

AIGNER, 2018) (RASSINGER et al., 2018) (HIRASAWA et al., 2018) (XIA; YANG; XIA, 2018b)

(Continuação)

Ferramentas de manipulação gênica (CRISPR-Cas9, iRNA)

(RANTASALO et al., 2019) (HAO; SU, 2019) (RANTASALO et al., 2019)

(HAO; SU, 2019) (WANG et al., 2018a) (ZHANG et al., 2018b)

(LIU et al., 2015) (OUEDRAOGO et al., 2015) Influência da luz sobre a expressão e produção de

celulases

(SCHMOLL, 2018a) (SCHMOLL, 2018b) (STAPPLER et al., 2017) (BAZAFKAN et al., 2017b) (BAZAFKAN et al., 2017a) Sinalização celular mediada por cátions (Ca2+, Mn2+),

cAMP e MAP quinases

(MARTINS-SANTANA et al., 2019) (CHEN et al., 2018)

(WANG et al., 2018b) (DE PAULA et al., 2018b)

(NGUYEN et al., 2016) (CHEN et al., 2015) (NOGUEIRA et al., 2015)

Redes gênicas (BORIN et al., 2018)

(HORTA et al., 2018) Produção de metabólitos secundários (FRISVAD et al., 2018)

(LI et al., 2018)

(BANSAL; MUKHERJEE, 2016) (ATANASOVA et al., 2013) Bioremediação de compostos tóxicos (HASSAN NAZIFA et al., 2018)

(YAO et al., 2015) (TENG et al., 2015)