INVESTIGADORES
KOLMAN Maria De Los Angeles
congresos y reuniones científicas
Título:
Caracterización genético-molecular de cianobacterias formadoras de floraciones y estudios fisiológico-moleculares en Microcystis aeruginosa
Autor/es:
KOLMAN, MA; SALERNO, G
Lugar:
Mar del Plata
Reunión:
Taller; IV Taller sobre cianobacterias toxigenas en Argentina; 2010
Resumen:
Bajo determinadas condiciones ambientales (como por ej. aumento de la temperatura, baja relación entre nitratos y fosfatos, déficit en carbono inorgánico, limitaciones en la intensidad lumínica, entre otras), ciertas especies pertenecientes a algunos géneros de cianobacterias son capaces de aumentar exponencialmente su biomasa produciendo floraciones (“blooms”) superficiales, episodios que son cada vez más frecuentes en ambientes dulceacuícolas. Estos fenómenos se están incrementando en intensidad con el aumento de la eutrofización de los espejos de agua y ríos. La formación de floraciones tiene un fuerte impacto en el medio ambiente y está modulada a nivel de la interrelación de los metabolismos de las cianobacterias, por la disponibilidad de reservas de carbono y nitrógeno, que colaboran en regular la densidad y la flotación celular. Un aspecto importante de las floraciones de cianobacterias es que ciertas especies son capaces de producir compuestos altamente tóxicos (cianotoxinas), que implican riesgos para la salud humana y animal. La producción de toxinas no es una característica constante ni definida de una especie o género particular, ya que dentro de una misma especie pueden encontrarse cepas toxígenas u otras que no lo son. Los principales géneros de cianobacterias productoras de toxinas que se han descripto son Microcystis, Anabaena, Planktothrix, Anabaenopsis, Aphanizomenon, Cylindrospermopsis, Nostoc, Raphidiopsis, Oscillatoria, Lyngbya, Nodularia, Synechocystis y Umezakia, siendo las especies del género Microcystis las responsables de más del 60 % de los casos de intoxicación reportados en todo el mundo. La ruta de biosíntesis de toxinas involucra la acción de proteínas codificadas por genes organizados en una unidad transcripcional u operón, descripta en varios géneros. Hasta el presente aún no se han dilucidado los mecanismos fisiológico-moleculares que inducen la proliferación masiva de cianobacterias y la producción de toxinas El objetivo general del presente trabajo es el estudio de la interrelación del metabolismo del carbono con otros metabolismos centrales y su relación con la ocurrencia de condiciones favorables para la producción de cianotoxinas. En primer lugar se realizó la caracterización molecular de cepas nativas, provenientes de muestras de espejos de agua de la Provincia de Buenos Aires, y se hicieron estudios filogenéticos, a partir de amplificaciones del espaciador intergénico del gen de la ficocianina (cpcBA-IGS). Al mismo tiempo, se amplificaron fragmentos de genes pertenecientes al operón involucrado en la biosíntesis de microcistinas para la evaluación de la potencial toxicidad. Por otra parte, se comenzaron estudios en una cepa modelo, Microcystis aeruginosa sp., cuyo genoma está totalmente secuenciado, para luego continuar con ensayos similares en cepas de M. aeruginosa nativas de la Argentina. Dada la importancia del metabolismo del carbono en la proliferación masiva de cianobacterias, se comenzó con la caracterización funcional de genes del metabolismo de la sacarosa, a partir de la búsqueda de secuencias homólogas a las codificantes de las enzimas responsables de la síntesis y el clivaje del disacárido. Dicha caracterización se realizó mediante la expresión heteróloga en células de Escherichia coli de las secuencias homólogas presentes en el genoma de M. aeruginosa sp. PCC 7806 así como estudios de las proteínas codificadas presentes en extractos proteicos obtenidos a partir de cultivos celulares de la cianobacteria. Una vez caracterizados los genes codificantes, se procedió al estudio de su expresión, en cultivos sometidos a distintas condiciones ambientales, que favorecen la proliferación celular y/o biosíntesis de microcistinas (variaciones de intensidad lumínica, concentraciones de nutrientes). Los estudios de expresión se llevaron a cabo mediante metodologías basadas en la reacción en cadena de la polimerasa (PCR), RT-PCR y PCR en tiempo real. Como resultado se obtuvo la primera caracterización molecular de las enzimas del metabolismo de la sacarosa en una cianobacteria unicelular capaz de producir una floración y su expresión en distintas condiciones ambientales.