Identificación y caracterización de bacterias antárticas capaces de oxidar manganeso

Dra. Vanesa Amarelle, Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable (IIBCE)

¿Qué estudiamos?

Desde el año 2007, una de las líneas de investigación del Departamento de Bioquímica y Genómica Microbianas (BIOGEM) está focalizada a la identificación y caracterización de enzimas bacterianas con posible aplicación biotecnológica. Desde el año 2011 y en el marco de un proyecto financiado por el Instituto Antártico Uruguayo (IAU), comenzamos a trabajar con comunidades bacterianas antárticas enfocándonos también en la identificación de funciones con potencial aplicación biotecnológica. En los trabajos que hemos realizado hemos comprobado que las bacterias que viven en la Antártida cumplen una variedad de funciones interesantes desde el punto de vista aplicado

¿Por qué las bacterias Antárticas son tan interesantes en biotecnología?

Los ambientes fríos son el hábitat de microorganismos especialmente adaptados a vivir en esas condiciones, denominados microorganismos psicrófilos. Estos microorganismos suelen presentar diferentes adaptaciones fisiológicas que le permiten llevar a cabo sus funciones vitales a bajas temperaturas, siendo la producción de enzimas psicrófilas uno de los principales mecanismos. Si bien las enzimas psicrófilas son capaces de llevar a cabo procesos metabólicos a bajas o muy bajas temperaturas, su temperatura óptima suele ubicarse a temperaturas moderadas haciendo posible su aplicación a temperatura ambiente. Debido a esta propiedad, las enzimas psicófilas son una alternativa interesante y de gran impacto en el desarrollo biotecnológico ya que se pueden utilizar en procesos que no requieran energía en forma de calor, la cual es muy costosa a nivel industrial. Por estas razones, los ambientes fríos y los microorganismos que lo habitan constituyen un recurso atractivo para la identificación de nuevas enzimas con potencial aplicación biotecnológica.

¿Qué bacterias Antárticas nos interesan?

El estudio de las bacterias Antárticas nos permite generar nuevos conocimientos y aprender mucho más de este maravilloso mundo microscópico. Si bien es interesante conocer en profundidad quiénes están presentes y qué funciones cumplen en estos ambientes, en esta oportunidad focalizamos nuestro trabajo en un grupo particular de bacterias: las bacterias oxidadoras de manganeso (BOM). Estas bacterias con capaces de oxidar el Mn (II) a Mn (III)-Mn (IV) generando óxidos de manganeso (MnOx). Lo interesante de los MnOx desde el punto de vista biotecnológico es su alta reactividad, que les permiten secuestrar metales pesados (Pb, Zn, Co, Ni, As y Cr) mediante su adsorción. Por otro lado, los MnOx son capaces de transformar compuestos orgánicos contaminantes tales como agentes antibacterianos, fenoles, anilinas y pesticidas. Estas cualidades hacen de los MnOx y las BOM un interesante insumo con diversas aplicaciones industriales, por ejemplo en el campo de la biorremediación. Otro aspecto interesante de las BOM es que se conoce muy poco sobre el porqué de este fenómeno (la oxidación de Mn) y de los mecanismos involucrados, por lo que la generación de nuevo conocimiento generará un aporte en esta área.

¿Cuál es nuestro objetivo y nuestra estrategia?

Nuestro objetivo es identificar y caracterizar bacterias cultivables Antárticas capaces de oxidar Mn pensando en su posible aplicación biotecnológica. Nuestra estrategia es generar una colección de aislamientos bacterianos e identificar, mediante el crecimiento en presencia de MnCl2, aquellos aislamientos que formen un precipitado marron-rojizo característico de la oxidación de Mn. Los aislamientos capaces de oxidar manganeso se caracterizarán y se buscará identificar la enzima encargada de la actividad encontrada, de manera de poder incorporarla a una bacteria de uso frecuente en el laboratorio y en la industria. Esto nos permitirá generar una bacteria con aplicación biotecnológica. Se evaluará el potencial de estas BOM o sus enzimas en biorremediación.