El mundo de los microorganismos es amplio y asombroso. El ciclo de vida de los hongos, eucariotas inferiores, es corto y se pueden considerar “sencillos” en comparación con los eucariotas superiores. Sin embargo, durante su vida pueden presentar procesos discretos de diferenciación morfológica y son capaces de responder a diferentes estímulos, además de presentar cualidades metabólicas que los convierten en modelos atractivos para su estudio y explotación biotecnológica. El trabajo que desarrollamos en el laboratorio se centra en tres hongos considerados como organismos benéficos: el hongo micelial Metarhizium, la levadura Saccharomyces cerevisiae quien ha acompañado al hombre a lo largo de su historia, y la levadura no convencional Yarrowia lipolytica. Con esto modelos de estudio llevamos a cabo diversas actividades de investigación que podemos resumir de la siguiente manera:
- Potencial de Metarhizium en la agricultura y en el sector salud. Dada la versatilidad del hongo Metarhizium en sus estilos de vida como entomopatógeno, saprofito, promotor del crecimiento y protección de las plantas; estamos desarrollando herramientas moleculares, identificando y estudiando nuevos genes involucrados en causar la enfermedad y muerte al insecto, examinando la biodiversidad de aislados, estudiando los beneficios y el potencial biotecnológico de Metarhizium en la agricultura y en el sector salud.
- Con la levadura Saccharomyces cerevisiae, desarrollamos actividades relacionadas con la fermentación etanólica del jugo de Agave tequilana Weber var. azul, con la que se elabora el Tequila. El tequila es un embajador de México en el mundo, y a pesar de que se ha mejorado muchos aspectos de su producción, la parte menos conocida es precisamente la fermentación, etapa en la que se produce el etanol. En nuestro laboratorio estamos desarrollando investigación que nos permitirá conocer el transcriptoma de la levadura durante la fermentación del jugo de Agave, así como los metabolitos secundarios que le dan el aroma característico, estudiamos la participación de genes específicos con la idea de hacer mas eficiente el proceso. Así como el aislamiento, desarrollo y producción (vía la empresa universitaria INLEMEX, S.A. de C.V.) de nuevas cepas de levadura para la industria del Tequila.
- Empleando como modelo de estudio la levadura Yarrowia lipolytica, investigamos los procesos de diferenciación morfológica: Y. lipolytica es una levadura de vida libre, capaz de crecer en ambientes ricos en grasas. Desde el punto de vista industrial esta levadura es importante debido que es una excelente productora de proteínas y metabolitos. Adicionalmente presenta el fenómeno de dimorfismo, es decir; dependiendo de las condiciones nutricionales y ambientales, es capaz de crecer como levadura (crecimiento isodiamétrico y dividiéndose por gemación), o crecer como hifa (crecimiento polarizado). Hemos aislado genes que codifican para factores transcripcionales que controlan el dimorfismo de la levadura. Actualmente estamos estudiando que genes podrían incidir en la regulación de estos factores de transcripción y genes que responden a dichos factores, permitiendo la transición morfológica. El conocimiento molecular de la regulación del dimorfismo podría extrapolarse a otros hongos patógenos de humanos los cuales realizan esta transición dimórfica y posiblemente impactar en el área dedicada al diseño de fármacos de estos patógenos para que éstos sean más específicos.
The world of microorganisms is vast and amazing. The life cycle of fungi, lower eukaryotes, is short and can be considered “simple” compared to higher eukaryotes. However, during their lives they can present discrete processes of morphological differentiation and are able to respond to different stimuli, in addition to presenting metabolic qualities that make them attractive models for their study and biotechnological exploitation. The work we developed in the laboratory focuses on three fungi considered to be beneficial organisms: the mycelial fungus Metarhizium, the yeast Saccharomyces cerevisiae that has accompanied man throughout its history, and the unconventional yeast Yarrowia lipolytica. With these study models we carry out various research activities that we can summarize as follows:
- Metarhizium potential in agriculture and the health sector. Given the versatility of the Metarhizium fungus in its lifestyles as an entomopathogen, saprophyte, growth promoter and plant protection; we are developing molecular tools, identifying and studying new genes involved in causing disease and death to the insect, examining the biodiversity of isolates, studying the benefits and biotechnological potential of Metarhizium in agriculture and in the health sector.
- With the Saccharomyces cerevisiae yeast, we develop activities related to the ethanolic fermentation of the Agave tequilana Weber var. azul juice, with which Tequila is made. Tequila is an ambassador of Mexico to the world, and although many aspects of its production have been improved, the least known part is precisely the fermentation, the stage in which ethanol is produced. In our laboratory we are developing research that will allow us to know the yeast transcriptome during the fermentation of Agave juice, as well as the secondary metabolites that give it the characteristic aroma, we study the participation of specific genes with the idea of making the process more efficient . As well as the isolation, development and production (via the university company INLEMEX, S.A. de C.V.) of new yeast strains for the Tequila industry.
- Using the Yarrowia lipolytica yeast as a study model, we investigate the processes of morphological differentiation: Y. lipolytica is a free-living yeast, capable of growing in fat-rich environments. From the industrial point of view, this yeast is important because it is an excellent producer of proteins and metabolites. Additionally, it presents the phenomenon of dimorphism, that is to say; depending on the nutritional and environmental conditions, capable of growing as yeast (isodiametric growth and dividing by budding), or growing as hypha (polarized growth). We have isolated genes that encode transcriptional factors that control yeast dimorphism. We are currently studying which genes could influence the regulation of these transcription factors and genes that respond to these factors, allowing the morphological transition. The molecular knowledge of dimorphism regulation could be extrapolated to other human pathogenic fungi which perform this dimorphic transition and possibly impact on the area dedicated to the design of drugs for these pathogens to make them more specific.
