Aislamiento de enzimas para fijación y asimilación de carbono en cepas de Methylorubrum extremofilas nativas del Noa

MARIA BELEN LOPEZ; MARIA BELEN OTERINO; JAVIER MARCELO GONZÁLEZ

San Miguel de Tucuman

Jornada; III Jornadas de Microbiología Sobre Temáticas Específicas del NoA; 2019

Asociación Argentina de Microbiología

El cambio climático, resultado de la acumulación en la atmosfera de gases invernadero, tales como CO2 y CH4, por el uso excesivo de combustibles fósiles, es motivo de preocupación a nivel internacional. Existe, por tanto, una demanda de biotecnologías que permitan producir biomasa con valor agregado (biocombustibles, biopolímeros, materiales para síntesis química) a partir de materia orgánica remanente (desechos agrícolas, subproductos industriales, biogás), empleando energías renovables y carbono ya presente en la atmósfera. La Biología Sintética nos permite sortear dichas dificultades mediante la introducción de nuevas capacidades metabólicas en estos organismos, utilizando técnicas de ingeniería genética y metabólica, combinando en forma modular conjuntos de genes que confieren las capacidades biosintéticas de interés. Las bacterias metilótrofas del género Methylorubrum poseen la inusual capacidad de utilizar metanol como única fuente de carbono y energía, por lo que ha sido propuesto como un organismo ideal para obtener biomasa con valor agregado en forma carbono-neutral a partir de compuestos de C1, los cuales se pueden obtener a partir del biogás generado por fermentación anaeróbica de desechos orgánicos. Las cepas extremófilas de este género nativas de zonas áridas del norte argentino, constituyen un acervo genético de gran potencial biotecnológico y económico, en comparación con las cepas mesófilas. Las mismas ofrecen una fuente de enzimas robustas y diversas vías metabólicas, adaptadas a funcionar en condiciones extremas de pH, salinidad, radiación UV y temperatura, que aseguran la estabilidad funcional de tales vías metabólicas artificiales. Aislamos dos cepas de Methylorubrum, una en Santiago del Estero y otra en Antofagasta de la Sierra (Puna catamarqueña), a partir de hojas de plantas nativas de la zona. Su pertenencia al género Methylorubrum se confirmó por secuenciación del ARNr16S. Se las incubó a 25 °C en medio de cultivo MP con metanol como única fuente de carbono una noche, se retiraron las hojas, y la incubación continuó por 48 h más, observándose crecimiento de colonias rosadas características. Asimismo, se ensayaron medios de cultivo suplementados con lantánidos (Ce3+, Dy3+, Lu3+, Tb3+, Gd3+), tal como ha sido reportado para Methylorubrum. Se procedió también a aislar ADN genómico, amplificar por PCR y clonar las enzimas fosfoenolpiruvato carboxilasa (PEPC) y malil CoA liasa (MCL) de ambas cepas, en el vector pGEM-T para secuenciarlas y compararlas con las versiones mesofílicas de la cepa AM1. En las cepas extremófilas, el ADN tiene alto contenido de G+C, lo que dificultó el diseño de primers específicos. Se obtuvieron secuencias de PEPC que diferían mucho de la cepa AM1 y MCL que solo mostró mutaciones conservativas. La variabilidad encontrada entre las PEPC abre la oportunidad de estudiar cada mutación e investigar si alguna generó algún cambio importante en la cepa que le permita sobrevivir en ambientes adversos. En el caso de MCL altamente conservada es interesante analizar si esta enzima permanece inmutable porque ya llegó a su máximo de optimización, y desde cuando dejo de evolucionar.