Conocimiento genómico de una actinobacteria del suelo multirresistente andina de interés biotecnológico

En el ecosistema centroandino los organismos vivos tienen que desarrollar diversos mecanismos de resistencia debido a las condiciones extremas a las que están expuestos, entre éstas destacan el amplio rango de temperaturas diarias, una alta salinidad de hasta el 30%, los niveles más altos de radiación UV-B en el planeta, la escasez de nutrientes y altas concentraciones de metales pesados y metaloides. En estas condiciones abióticas se destaca la presencia de las actinobacterias, en específico Nesterenkonia sp. Act20. En el artículo de Alonso Reyes et al., (2021), se realizaron ensayos de multirresistencia en Act20 y N. halotolerans, como control [1]. Además de la observación microscópica y caracterización celular de ambas especies, el análisis de su genoma y análisis filogenético. Las características genómicas generales indicaron que el genoma completo de Act20 consta de 2,930,097 pb con 2672 secuencias codificantes y 114 genes para las diferentes subcategorías de resistomas UV. Así mismo, se describieron los rasgos genómicos del fenotipo de multirresistencia de Nesterenkonia junto con los nuevos rasgos funcionales únicos de Act20 revelados por la anotación funcional del genoma y la anotación de ortólogos. La información obtenida nos permite conocer los mecanismos de adaptación de Act20 ante diversas situaciones de estrés. La tolerancia a la desecación ocurre gracias a la producción de proteínas protoplasmáticas y osmoprotectores, la proteína citosólica de almacenamiento de cobre desempeña una función importante en la resistencia a altas concentraciones de metales y la producción de ectoina, así como la expresión de vesículas de gas junto con flagelos y proteínas de motilidad, benefician a la supervivencia de Act20 en altos niveles de exposición a la radiación UV. Act20 demostró tener un gran potencial biotecnológico con aplicaciones en múltiples áreas, como lo son: la industria alimentaria, de papel, química, médica, de los combustibles, en el tratamiento de residuos, biocontrol y biorremediación

Lidiando con el estrés hídrico y la preservación microbiana

El estrés hídrico afecta a la supervivencia de los microorganismos y tiene efectos negativos a nivel celular y del ecosistema [1]. ¿Cómo afecta la sequía a la diversidad microbiana? Cuando ocurre una sequía, los organismos sensibles a la desecación mueren y liberan materia orgánica al medio ambiente, incluyendo el material genético, lo que lleva a una pérdida de diversidad genética. Tras un proceso de rehidratación, la materia orgánica se disuelve y es utilizada por las bacterias provocando un aumento brusco en el crecimiento de la población bacteriana. ¿Cómo sobrevive un microorganismos tolerante a la desecación a la sequía? Frente a la disminución del contenido de agua, en las células, se desencadenan diferentes respuestas celulares y genéticas. Como primera respuesta la célula acumula iones de K+, Mn2+ y Fe2+ a manera de intento de recuperación de la presión de turgencia. Cuando disminuyen aún más los contenidos de agua se desencadenan las respuestas genéticas, teniendo en primera instancia la incorporación de osmolitos (aminoácidos y derivados, azúcares no reductoras y polioles y sus derivados) que procuren la protección celular, seguida de una síntesis de osmolitos, respuesta de choque térmico, síntesis de proteínas específicas y finalmente, la reparación del sistema. ¿Qué hacen los supervivientes? Los microorganismos tolerantes a la desecación van a tener una función importante por las interacciones que forman con la microfauna y plantas, de forma que los microorganismos resistentes determinan el éxito de germinación de diferentes semillas tras los periodos de sequía. Aunado a esto, se considera que la modificación artificial de la microbiota puede inducir la diversidad vegetal. ¿Qué podemos aprender de los microorganismos tolerantes a la desecación? El comprender los mecanismos de tolerancia de los microorganismos, nos ayudaría a desarrollar protocolos que le confieran resistencia a microorganismos sensibles, células eucariotas e incluso tejidos en estados secos. Una de las metodologías novedosas que se destacan, es el “ordeñamiento bacteriano”, el cual consiste en la incubación de microorganismos tolerantes a la desecación bajo condiciones hiperosmóticas, seguida de una repentina rehidratación, con el objetivo de que los microorganismos liberen sus propios osmoprotectores. ¿Cómo desecar microorganismos? Los métodos de desecación comúnmente empleados para asegurar la mínima pérdida de viabilidad posible son: la liofilización, liofilización al vacío, secado por lecho fluidizado y la pulverización. ¿Por qué desecar microorganismos? La desecación de microorganismos cuenta con gran número de aplicaciones en áreas de nutrición, medicina, biorremediación, biocombustibles, agricultura, microbiología, entre otras. Además de que reduce los costos, se facilita considerablemente su transporte y se evitan los requerimientos energéticos para su conservación, haciendo factible la adquisición de grandes cantidades de microorganismos

Registro y publicación de patentes por la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla y sus inventores. Un análisis realizado en Espacenet

La investigación básica y aplicada son la base para la generación del conocimiento. Muchas de estas investigaciones son patentadas; lo cual es importante ya que las patentes son el motor de desarrollo de una sociedad. La Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP) es la universidad poblana que más patenta y a la fecha aún no se ha analizado la sede de procedencia de los inventores a partir de una base de datos de patentes reconocida. Por esta razón en el presente trabajo se realizó un análisis de patentes de la BUAP a partir del motor de búsqueda Espacenet. Se analizó el número de patentes registradas por año, el número de publicaciones por año, los autores que más publican patentes, así como la adscripción de éstos y el área de conocimiento que cultivan. Se encontró un número total de 235 patentes registradas hasta 2019, con las que se llevan 250 patentes publicadas hasta 2020. En acuerdo con el análisis los 5 inventores que más patentes tienen en ese periodo son: José Fernando Reyes Cortés, José Albino Moreno Reyes, María Griselda Corro Hernández, Alfonso Daniel Díaz Fonseca y María Aurora Diozcora Vargas Treviño. El Instituto de Ciencias, la Facultad de Ciencias de la Electrónica y la Facultad de Ciencias Químicas son las sedes de la BUAP con el mayor número de inventores. El Área III: Ciencias Naturales y Agropecuarias y el Área IV: Ingeniería y Tecnologías son las áreas que más patentes han aportado. Es importante continuar con la labor de patentamiento para el desarrollo de la sociedad a partir de conocimiento generado en la BUAP

Desarrollo de biopelículas probióticas tolerantes a la desecación que inhiben el crecimiento de patógenos transmitidos por los alimentos en superficies de acero inoxidable

Actualmente, se estima que cada año entre 600 millones de enfermedades y 420,000 muertes en todo el mundo son ocasionadas por enfermedades transmitidas por los alimentos. Dichas enfermedades se dan principalmente por Escherichia coli, Salmonella spp., Bacillus cereus, Listeria monocytogenes y Staphylococcus aureus. Ofreciendo una solución a esta problemática, John-Hui y colaboradores desarrollan una biopelícula probiótica tolerante a la desecación [1]. En la elaboración de la biopelícula se asilaron 245 cepas de bacterias ácido lácticas de diferentes alimentos coreanos, todas estas fueron puestas a prueba para determinar su actividad antimicrobiana ante los cinco patógenos más comunes. A partir de lo cual, se seleccionaron seis cepas con alto espectro antimicrobiano, correspondientes a las especies Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc lactis, Lactobacillus curvatus, Pediococcus pentosaceus y Lactobacillus saeki. Con el objetivo de determinar cuál sería la bacteria láctica adecuada se realizaron pruebas de hidrofobicidad superficial, agregación automática y formación de biopelículas. Los resultados obtenidos indican que L. sakei y P. pentosaceus son las bacterias lácticas que cumplen con todos los requisitos para la formación de biopelículas probióticas tolerantes a la desecación con actividad antimicrobiana, antiinflamatoria y antagónica. Estás biopelículas probióticas demostraron la capacidad de formación en cualquier tipo de superficie a temperatura ambiente (~25°C) con una baja disminución de UFC en condiciones de desecación. Sin embargo, se considera que se debe continuar investigando la posibilidad de que las bacterias lácticas causen corrosión a superficies abióticas y estudiar los efectos de la biopelícula a escala industrial

Usos biotecnológicos de microorganismos tolerantes a la desecación para la rizorremediación de suelos sometidos a sequía estacional

La presencia de factores estresantes en los cultivos de interés comercial y para el consumo humano ha llevado al desarrollo de biofertilizantes y bioinoculantes con rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR). Las PGPR aumentan la disponibilidad y asimilación de nutrientes, ejercen un control sobre los patógenos, estimulan el crecimiento y salud de la planta, y eliminan compuestos tóxicos y contaminantes. Aplicaciones de las PGPR Las rizobacterias aportan nutrientes a las plantas mediante la asimilación y fijación de nitrógeno y por la solubilización de fosfatos orgánicos y/o inorgánicos. También promueve el crecimiento actuando como antagonistas frente a los patógenos y liberando antibióticos. En condiciones de estrés las rizobacterias producen sustancias que les ofrezcan protección y beneficien a su crecimiento de forma saludable. Formulaciones para la liberación de PGPR En la formulación de biofertilizantes a base de rizobacterias se debe buscar la selección del microorganismo con la mayor efectividad frente al tipo de estrés al cual se encuentre expuesto el cultivo previsto, lo cual en algunas ocasiones se ve facilitado por la selección de inoculantes bacterianos mixtos. En segunda instancia se debe seleccionar la formulación específica del inoculante, esta incluye el vehículo de entrega de las células (líquido, gel o polvo) y el soporte (suelo, materiales de desechos de plantas y residuos industriales, materiales inertes o una combinación de estos). Ingeniería anhidrobiótica La ingeniería anhidrobiotica es una técnica por la cual se confiere un alto grado de tolerancia al estrés a órganos y células vivas que de otro modo no soportarían las condiciones extremas. Rizorremediación de hidrocarburos aromáticos policíclicos Los hidrocarburos aromáticos policíclicos son contaminantes de carácter tóxico, mutagénico y cancerígeno que inhiben la fotosíntesis. Las PGPR realizan la rizorremediacion de forma natural permitiendo que las raíces de las plantas alcancen los diferentes sustratos y capas del suelo, eliminando los contaminantes atrapados a los que antes no tendría acceso. Por otra parte, en periodos de sequía la rizorremediacion se ve alterada por otro tipo de estrés que afecta la viabilidad de las rizobacterias, haciendo hincapié en la importancia de la incorporación de PGPR resistentes a la desecación para la proliferación de los cultivos. Esta charla está basada en el artículo de Vilchez & Manzanera (2011) [1]