Optimisation of xylanases production by two Cellulomonas strains and their use for biomass deconstruction

One of the main distinguishing features of bacteria belonging to the Cellulomonas genus is their ability to secrete multiple polysaccharide degrading enzymes. However, their application in biomass deconstruction still constitutes a challenge. We addressed the optimisation of the xylanolytic activities in extracellular enzymatic extracts of Cellulomonas sp. B6 and Cellulomonas fimi B-402 for their subsequent application in lignocellulosic biomass hydrolysis by culture in several substrates. As demonstrated by secretomic profiling, wheat bran and waste paper resulted to be suitable inducers for the secretion of xylanases of Cellulomonas sp. B6 and C. fimi B-402, respectively. Both strains showed high xylanolytic activity in culture supernatant although Cellulomonas sp. B6 was the most efficient xylanolytic strain. Upscaling from flasks to fermentation in a bench scale bioreactor resulted in equivalent production of extracellular xylanolytic enzymatic extracts and freeze drying was a successful method for concentration and conservation of the extracellular enzymes, retaining 80% activity. Moreover, enzymatic cocktails composed of combined extra and intracellular extracts effectively hydrolysed the hemicellulose fraction of extruded barley straw into xylose and xylooligosaccharides.Instituto de BiotecnologíaFil: Ontañon, Ornella. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). UEDD IABIMO. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Ontañon, Ornella. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Bedő, Soma. Budapest University of Technology and Economics. Faculty of Chemical Technology and Biotechnology. Department of Applied Biotechnology and Food Science. Biorefinery Research Group; HungríaFil: Ghio, Silvina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). UEDD IABIMO. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Ghio, Silvina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Garrido, Mercedes Maria. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). UEDD IABIMO. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Garrido, Mercedes Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Topalian, Juliana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). UEDD IABIMO. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular.Fil: Topalian, Juliana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Jahola, Dóra. Budapest University of Technology and Economics. Faculty of Chemical Technology and Biotechnology. Department of Applied Biotechnology and Food Science. Biorefinery Research Group; HungríaFil: Fehér, Anikó. Budapest University of Technology and Economics. Faculty of Chemical Technology and Biotechnology. Department of Applied Biotechnology and Food Science. Biorefinery Research Group; HungríaFil: Valacco, Maria Pia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica. Centro de Estudios Químicos y Biológicos por Espectrometría de Masa; ArgentinaFil: Valacco, Maria Pia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Campos, Eleonora. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). UEDD IABIMO. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Campos, Eleonora. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Fehér, Csaba. Budapest University of Technology and Economics. Faculty of Chemical Technology and Biotechnology. Department of Applied Biotechnology and Food Science. Biorefinery Research Group; Hungrí

Marcadores cromosómicos y análisis cariotipico comparativo en Deschampsia

Deschampsia P. Beauv. (Poaceae, Poeae) es un género cosmopolita con unas 37 especies que habitan regiones frías y templadas, siendo Sudamérica un importante centro de diversificación con muchas especies endémicas. Las especies de Deschampsia son reconocidas por su capacidad de crecer en ambientes extremos como las tundras árticas y antárcticas, así como humedales de altura. Esta capacidad está relacionada con el desarrollo de mecanismos que permiten tolerar bajas temperaturas, altas radiaciones UV y contaminación con metales pesados. La mayoría de las especies son diploides con 2n = 26 cromosomas y un tamaño de genoma de mediano a grande próximo a 5 pg (1C). Las coloraciones tradicionales y bandeos cromosómicos no permiten una distinción entre especies. Sin embargo las técnicas de citogenética molecular permiten detectar variación interespecífica, otorgando una poderosa herramienta en estudios evolutivos. El ADN repetitivo es un componente importante en el genoma y algunas secuencias son fácilmente detectables por hibridación in situ (FISH). Métodos bioinformáticas permiten el reconocimiento de secuencias de ADN repetitivo a partir de datos de NGS. Diferentes tipos de ADN repetitivo son reconocidos y mapeados en el genoma de Deschampsia, tales como elementos transponibles (ETs) dispersos y secuencia de ADN satélite (ADNsat) en tándem. El uso de estas secuencias como marcadores cromosómicos ofrece una oportunidad única en el análisis comparativo entre especies, ampliando la posibilidad e impacto de los estudios cromosómicos.Fil: González, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; ArgentinaFil: Topalian, Juliana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Urdampilleta, Juan Domingo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; ArgentinaX Congreso Nacional de BotánicaFlorenciaColombiaAsociación Colombiana de BotánicaUniversidad de la Amazoni

Genomic differentiation of Deschampsia antarctica and D. cespitosa (Poaceae) based on satellite DNA

Repetitive DNA is a rapidly evolving component of vascular plant genomes, which can account for genomic differentiation in plant lineages. Satellite DNA (satDNA) is tandem repetitive DNA for which array size and disposition on chromosomes may vary between reproductively isolated groups, such as different populations or closely related species. Deschampsia is a cosmopolitan grass genus growing in temperate and cold regions; D. cespitosa is widespread all over the world, whereas D. antarctica is restricted to Antarctica and southern Patagonia. The present work aims to the identification, isolation and comparison of satDNA from the genomes of two Deschampsia spp. with bioinformatics tools and their subsequent analysis and cytological study. The genomic analysis of TAREAN found 34 families of satDNA included on 21 superfamilies, most of them shared between the two species. Some of these satDNAs presented homology with others previously reported for grasses. A few satDNA families were found exclusively in one of the species. Most satDNAs were found in both species and showed high sequence homology, but their distribution on chromosomes was different between species. This highlights the importance of changes in the genomic disposition of satDNA in the evolution of species. Based on the 'satDNA library hypothesis' the differential amplification of satDNAs between independent lineages may be the cause of such differences.Fil: González, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; ArgentinaFil: Chiapella, Jorge Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; ArgentinaFil: Topalian, Juliana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; ArgentinaFil: Urdampilleta, Juan Domingo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentin

Retrotransposons in Deschampsia antarctica E. Desv. (Poaceae) genome: Diversity, abundance and chromosomal distribution

Deschampsia antarctica is one of the two native vascular plants present in the Antarctic continent. More than half of its genome is composed of repetitive DNA. The present work aims to study the amount, composition and chromosomal localization of the main retroelements in the genome of D. antarctica, via a bioinformatic analysis and cytogenetic approach in two Antarctic localities. The retroelements are the largest fraction of genomic repetitive DNA. Ty3-Gypsy superfamily was more abundant than Ty1-Copia in D. antarctica's genome. However, Ty1-Copia was more diverse. Angela, SIRE, TatV and Tekay families were the most abundant in the studied genome. The hybridization signals showed that the four retrotransposon families have dispersal distributions in both Antarctic localities studied. However, some differences in the chromosomal distribution were observed among families and between localities. This study contributes to the understanding of the diversity and distribution of repetitive DNA in D. antarctica.Fil: Topalian, Juliana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; ArgentinaFil: González, María Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; ArgentinaFil: Chiapella, Jorge Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente. Universidad Nacional del Comahue. Centro Regional Universidad Bariloche. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente; ArgentinaFil: Urdampilleta, Juan Domingo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentin

Insights into the xylan degradation system of Cellulomonas sp. B6 : biochemical characterization of rCsXyn10A and rCsAbf62A

Valorization of the hemicellulose fraction of plant biomass is crucial for the sustainability of lignocellulosic biorefineries. The Cellulomonas genus comprises Gram-positive Actinobacteria that degrade cellulose and other polysaccharides by secreting a complex array of enzymes. In this work, we studied the specificity and synergy of two enzymes, CsXyn10A and CsAbf62A, which were identified as highly abundant in the extracellular proteome of Cellulomonas sp. B6 when grown on wheat bran. To explore their potential for bioprocessing, the recombinant enzymes were expressed and their activities were thoroughly characterized. rCsXyn10A is a GH10 endo-xylanase (EC 3.2.1.8), active across a broad pH range (5 to 9), at temperatures up to 55 °C. rCsAbf62A is an α-L-arabinofuranosidase (ABF) (EC 3.2.1.55) that specifically removes α-1,2 and α-1,3-L-arabinosyl substituents from arabino-xylo-oligosaccharides (AXOS), xylan, and arabinan backbones, but it cannot act on double-substituted residues. It also has activity on pNPA. No differences were observed regarding activity when CsAbf62A was expressed with its appended CBM13 module or only the catalytic domain. The amount of xylobiose released from either wheat arabinoxylan or arabino-xylo-oligosaccharides increased significantly when rCsXyn10A was supplemented with rCsAbf62A, indicating that the removal of arabinosyl residues by rCsAbf62A improved rCsXyn10A accessibility to β-1,4-xylose linkages, but no synergism was observed in the deconstruction of wheat bran. These results contribute to designing tailor-made, substrate-specific, enzymatic cocktails for xylan valorization.Instituto de BiotecnologíaFil: Garrido, Mercedes Maria. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Garrido, Mercedes Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Garrido, Mercedes Maria. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Piccinni, Florencia Elizabeth. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Piccinni, Florencia Elizabeth. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Piccinni, Florencia Elizabeth. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Landoni, Malena. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigación en Hidratos de Carbono; ArgentinaFil: Landoni, Malena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Peña, María Jesús. University of Georgia. Complex Carbohydrate Research Center; Estados UnidosFil: Topalian, Juliana. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Topalian, Juliana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Couto, Alicia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigación en Hidratos de Carbono; ArgentinaFil: Wirth, Sonia Alejandra. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Wirth, Sonia Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Urbanowicz, Breeanna Rae. University of Georgia. Department of Biochemistry and Molecular Biology; Estados UnidosFil: Campos, Eleonora. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Campos, Eleonora. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin