De la metagenómica al cultivo: aislamiento y caracterización de una cepa bacteriana degradadora de pireno a partir de un suelo crónicamente contaminado con PAH

SABRINA FESTA, MARINA GRANADA , IRMA S. MORELLI .; COPPOTELLI BM.; JOSÉ M IRAZOQUI , ARIEL F.AMADIO

La Plata

Congreso; V Congreso Argentino De Microbiología Agrícola Y Ambiental (V CAMAyA; 2021

AAM

El pireno es un hidrocarburo policíclico aromático de alto peso molecular (HW-PAH) persistente en el ambiente y de alta toxicidad. Un tratamiento para los suelos contaminados con HW-PAH es la biorremediación, pero su efectividad depende de la presencia y actividad de microorganismos capaces de transformar estos contaminantes. La inoculación con microorganismos degradadores de HW-PAH (bioaumento) es una estrategia recomendada. El objetivo de este trabajo fue utilizar un análisis de metagenómica shotgun de un suelo crónicamente contaminado con PAH (IPKn), con alta concentración de pireno, para determinar el potencial degradativo del sistema y como herramienta de bioprospección de bacterias degradadoras de HW-PAH. A partir del ADN total de la comunidad se realizó un análisis de metagenómica shotgun (Illumina MiSeq) y se analizó utilizando distintos softwares: Trimmomatic (limpieza), Spades (ensamblado), Prodigal e Interproscan (predicción y anotación de genes) y KRAKEN2 (clasificación taxonómica). La mayoría de las secuencias se asignaron al filo Actinobacteria, con un predominio del orden Streptomycetales y algunas secuencias se asignaron a Corynebacteriales. Se encontró un alto porcentaje de genes codificantes de enzimas de la vía degradación de naftaleno, ácido ftálico, ácido salicílico, meta clivaje de catecol y protocatecuato. Se encontraron genes codificantes para la enzima catecol 1,2-dioxigenasa, protocatecuato 2,3-dioxigenasa y una dioxigenasa de la familia Rieske non-heme iron. A partir de estos resultados se buscó aislar bacterias Gram (+) degradadoras de pireno, para lo cual se sembró una alícuota de una suspensión del suelo IPKn en R3A con agarosa y pireno. Todas las colonias que presentaran halo de solubilización fueron bacterias Gram (+). Se secuenció el gen 16SrRNA de las cepas aisladas y se evaluó presencia de genes relacionados con la degradación de pireno (PCR). Se estudió la degradación fenantreno y pireno (y mezcla de ambos) en MML suplementados con 100 ppm de PAH (HPLC-UV) y se obtuvieron las curvas de crecimiento en dichos compuestos. Se logró aislar 3 cepas filogenéticamente relacionadas con la familia Mycobacteriaceae (S19P6) y Nocardioidaceae (S19P4a, S19P5). En la cepa S19P6 se encontró el gen nidA y pahE codificantes de las enzimas del primer y quinto paso de la ruta de degradación de pireno. Esta cepa fue la única capaz crecer y de degradar el 80% del pireno y la totalidad del fenantreno suplementados como UFCE luego de 14 días de incubación. En mezcla de ambos PAH la cinética de degradación fue distinta, sin modificación del porcentaje final de degradación. Si bien la familia predominante según el análisis por metagenómica shotgun fue Streptomycetaceae, la única cepa capaz de degradar pireno que fue posible aislar se asignó taxonómicamente a la familia Mycobacteriaceae (Corynebacteriales). La cepa S19P6 podría ser un buen candidato como inoculante en estrategias de bioaumento de suelos contaminado con HW-PAH.