Desarrollo de consorcios bacterianos con alta eficiencia de degradación de PAH para su aplicación a la recuperación de suelos crónicamente contaminados

MACCHI MARIANELA; BIBIANA M. COPPETELLI; IRMA S. MORELLI

Bogotá

Encuentro; IV Bogotá Microbial Meeting - BoMM 2018; 2019

BoMM y Grupo UGRA de Investigaciones

Los consorcios microbianos ofrecen un modo de vida que promueve la alta diversidad y las interacciones sinérgicas entre especies microbianas que pueden favorecer la biodegradación de contaminantes complejos como los hidrocarburos policíclicos aromáticos (PAH). El diseño y estudio de consorcios microbianos sintéticos mediante la integración de la genómica, la transcriptómica, los estudios fisiológicos y los métodos computacionales en ecología microbiana permiten conocer el potencial metabólico de estas comunidades, lo que es crucial para recrear y acelerar los procesos naturales de degradación de contaminantes.Este trabajo tuvo como objetivo el diseño de un consorcio microbiano sintético con alta eficiencia de degradación de fenantreno (CS-1) y establecer la contribución de cada población al proceso de degradación. El CS-1 se formó con la combinación de las cepas Sphingobium sp. (AM), Pseudomonas sp. (Bc-h y T), Klebsiella aerogenes (B) e Inquilinus limosus (I) obtenidas a partir de un consorcio natural. Los genomas fueron secuenciados y ensamblados en un secuenciador Illumina HiSeq-1500 (INDEAR). Partiendo de la ruta de degradación del fenantreno (KEGG), se seleccionaron las reacciones y enzimas que participaban en cada etapa y se estudió el rol que cumple cada población bacteriana del CS-1 realizando la reconstrucción automática de una red metabólica específica de la degradación de fenantreno visualizada en Cytoscape. Se incursionó en la aplicación de estrategias transcriptómicas para evaluar la expresión de genes catabólicos y la respuesta funcional frente a la degradación de fenantreno en medio líquido. La caracterización fisiológica mostró que sólo AM fue capaz de crecer en fenantreno como única fuente de carbono y energía, degradando un 88% al día 7, mientras que CS-1 alcanzó una eliminación superior (99%), demostrando la existencia de relaciones sinérgicas entre las cepas que conforman el CS. La red mostró una actividad protagonista de la cepa AM en el ataque inicial al fenantreno. Encontramos enzimas que intervienen en la vía baja de degradación que son codificadas por más de una cepa (AM, I, T y Bc-h), lo que es compatible con la redundancia funcional observada en estudios fisiológicos. La aplicación de RT-qPCR para evaluar la expresión de genes catabólicos de la degradación de fenantreno en la cepa AM indicó que en CS-1 hubo una reducción significativa de la expresión de los genes XylE y adhA1c, que actúan en la vía baja de la degradación, con respecto al cultivo puro de la cepa AM, demostrando una menor participación de AM en la vía baja al formar un consorcio. A partir de los estudios funcionales de cepas aisladas y las herramientas ómicas, se generó un consorcio bacteriano sintrófico que mostró una alta eficiencia de degradación de PAH y que podría ser utilizado como inoculante para favorecer la biorremediación de suelos contaminados.