Estipitis por Scheffersomyces

Scheffersomyces stipitis (anteriormente Pichia stipitis ) es una especie de levadura perteneciente al clado CUG de levaduras ascomicetas. Este grupo de hongos sustituye la leucina por serina cuando se encuentra el codón CUG. S. stipitis está lejanamente emparentada con la levadura de cerveza , Saccharomyces cerevisiae , que utiliza el sistema de codones convencional . Presente, entre otros lugares, en el intestino de los escarabajos pasálidos , S. stipitis es capaz de realizar fermentación tanto aeróbica como limitada por oxígeno , y posee la mayor capacidad natural conocida de cualquier levadura para fermentar directamente la xilosa , convirtiéndola en etanol , una característica potencialmente valiosa desde el punto de vista económico. La xilosa es un azúcar hemicelulósico presente en todas las plantas angiospermas. Como tal, la xilosa constituye el segundo carbohidrato más abundante en la naturaleza. La xilosa puede producirse a partir de madera o residuos agrícolas mediante hidrólisis ácida o autohidrólisis. La producción de etanol a partir de estos residuos lignocelulósicos no compite con la producción de alimentos mediante el consumo de cereales.

Dada la abundancia de xilosa y su potencial para la bioconversión de materiales lignocelulósicos en combustibles renovables, Scheffersomyces stipitis ha sido ampliamente estudiado. La secuenciación completa de su genoma se anunció en 2007. ^{[ 2 ]} Se ha demostrado que las cepas nativas de S. stipitis producen ≈50 g/L de etanol en 48 h a partir de xilosa pura en un medio mínimo definido utilizando urea como fuente de nitrógeno. S. stipitis es una levadura predominantemente haploide, pero las cepas pueden ser inducidas a aparearse consigo mismas o con otras cepas de S. stipitis cultivando células en un medio mínimo que contiene cantidades limitantes de fuentes de carbono y nitrógeno. Se ha desarrollado una amplia caja de herramientas genéticas para S. stipitis que incluye marcadores sintéticos de resistencia a fármacos para el gen de la acetiltransferasa de nourseotricina (nat1) , higromicina (hph) y una forma sintética de Cre que permite la escisión de los marcadores. Las cepas modificadas genéticamente de S. stipitis producirán 57 g/L de etanol a partir de xilosa pura en menos de 48 h y las cepas adaptadas producirán cantidades significativas de etanol a partir de hidrolizados ácidos de lignocelulosa. ^{[ 2 ]}

Esta capacidad natural de S. stipitis para fermentar xilosa a etanol ha inspirado esfuerzos para incorporar esta característica a Saccharomyces cerevisiae . S. cerevisiae es la preferida para la producción de etanol a partir de granos y caña de azúcar, debido a su rápida fermentación de azúcares hexosas y su gran resistencia. Sin embargo, no metaboliza la xilosa de forma natural. Esto limita la utilidad de S. cerevisiae en la producción de combustibles y productos químicos a partir de las paredes celulares de las plantas, que contienen una gran cantidad de xilosa. En respuesta, se ha modificado genéticamente S. cerevisiae para fermentar xilosa mediante la adición de los genes XYL1 y XYL2 de S. stiptis , que codifican la xilosa reductasa y la xilitol deshidrogenasa, respectivamente. La acción conjunta de estas enzimas convierte la xilosa en xilulosa, que S. cerevisiae fermenta de forma natural . No obstante, se requieren modificaciones adicionales para lograr una fermentación rápida de la xilosa.