Este blog está asociado a las páginas web de las asignaturas de Microbiología del Grado de Biotecnología y del Grado de Ciencias Ambientales de la UMH.

Aquí se publican los resúmenes de los diferentes trabajos realizados por los alumnos de la asignatura Microbiología Industrial.


También podrás encontrar diversas páginas y blogs relacionados con el mundo de la Microbiología. El material que se presenta en ellos puede ser utilizado en clase.


viernes, 26 de mayo de 2017




LA CURA DEL ÉBOLA ESTÁ MÁS CERCA 







Un equipo de científicos ha diseñado una vacuna contra la famosa enfermedad del ébola, llegando a obtener la prácticamente completa protección en la gran mayoría de los macacos en los que se llevó a cabo el experimento.

Los resultados de este innovador y, sin duda con considerables perspectivas futuras ensayo , fueron publicados en la prestigiosa revista científica Science . Los investigadores que realizaron la publicación se  basaron, para la cura,  en el  cambio de algunas proteínas del virus de la estomatitis vesicular , previamente convertido en inofensivo,  por otras proteínas características del virus del ébola.


Con este cambio se consiguió que nuestro cuerpo sea capaz de desarrollar una respuesta inmune -es decir, una respuesta de nuestro sistema de defensa- al detectar las proteínas del ébola, sin que realmente el virus se encuentre en nuestro interior . De este modo, no habrá necesidad de que el verdadero virus penetre dentro de nosotros para que se pueda desarrollar un ataque contra él .


Consecuentemente , cuando se introducen únicamente las proteínas del virus, somos capaces de desarrollar los anticuerpos (proteínas del sistema inmunitario que reconocen al virus y que permiten su posterior eliminación) necesarios contra las mismas, anticuerpos que funcionaran también contra las proteínas del agente patógeno real. Así,  ante  una posterior exposición a la enfermedad  estos anticuerpos estarán preparados para reconocer y con la ayuda de todo el sistema destruir completamente al virus .


Además , cabe la pena mencionar la gran investigación que se está llevando a cabo para poder poner en marcha muchas mejoras de este proyecto que por lo que parece tiene un gran futuro. 

En resumen, esta nueva vacuna ayuda a nuestro cuerpo haciendo más fuerte el sistema inmune . Con unas defensas mucho más elevadas y que saben a lo que se enfrentan reducir esta mortal enfermedad no será una misión tan imposible como imaginábamos.



Para más información consúltese :


https://es.wikipedia.org/wiki/VSV-

EBOVhttps://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/20198110

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006295214006893

https://es.wikipedia.org/wiki/Anticuerpo



Artículo seleccionado : 
VSV-EBOV rapidly protects macaques against infection with the 2014/15 Ebola virus outbreak strain
Andrea Marzi,1 Shelly J. Robertson,1 Elaine Haddock,1 Friederike Feldmann,2 Patrick W. Hanley,2 Dana P. Scott,2 James E. Strong,3 Gary Kobinger,3 Sonja M. Best,1 Heinz Feldmann1*Publicado en: Science ,  14 Aug 2015 , Vol. 349

Pediocina recombinante en Lactococcus lactis: incremento de su producción mediante la fusión de un propéptido y la mejora de su potencia por coproducción con PedC.


Las bacteriocinas son unas toxinas proteicas sintetizadas por ribosomas de las bacterias del ácido láctico capaces de inhibir el crecimiento de bacterias similares o cepas cercanas. Se utilizan en los alimentos como conservantes biológicos y actualmente son candidatos a producir medicamentos. Como bioconservantes, pueden añadirse a los alimentos siguiendo tres estrategias diferentes: in situ, directamente en una forma purificada o semipurificada y, como producto a partir de la fermentación de una cepa productora de bacteriocinas. Un ejemplo de bacteriocina es pediocina PA-1.
El uso industrial de las bacteriocinas requiere procesos eficientes, pero la baja tasa de producción puede afectar la aplicación de bacteriocinas. Para paliar esto, se han diseñado dos posibles soluciones:
-La expresión heteróloga es una estrategia eficaz para mejorar los rendimientos de la producción de bacteriocina. Se uilizó Lactococcus lactis para producir bacteriocinas como la PA-1, y podría ser utilizada como huésped para la producción a gran escala. Además, debido a su estado estable y seguro, L. lactis es una bacteria interesante para la administración in vivo de bacteriocinas con fines probióticos o para alimentos fermentados.
-Mejorar la etapa de secreción y por lo tanto la productividad global, es reemplazar el péptido señal de tipo silvestre del recombinante por el péptido señal Usp45 (SPusp45), permitiendo así la secreción de la pediocina PA-1. El estudio de la producción de proteínas recombinantes en L. lactis mostró que la inserción del péptido LEISSTCDA (o propéptido SD) entre el péptido señal y la proteína recombinante NucB, permitió aumentar la producción de NucB.
La pediocina PA-1 es un modelo de bacteriocina de clase IIa (que son bacteriocinas producidas por las bacterias de ácido láctico), producido por diversas cepas de Pediococcus y Lactobacillus. Esta bacteriocina muestra actividad antibacteriana frente a un gran espectro de patógenos que producen infecciones alimentarias y bacterias Gram positivas capaces de producir el deterioro de los alimentos. Afectan  tanto a la permeabilidad de la membrana como al potencial. La pediocina PA-1 madura consiste en un péptido de 44 aminoácidos que contiene cuatro residuos de cisteínas enlazados en dos puentes disulfuro.
El objetivo de este proyecto fue investigar la eficiencia de una producción heteróloga (producción de proteínas recombinantes) de pediocina en Lactococus lactis a los niveles cuantitativos y cualitativos con un enfoque especial en la secreción de la proteína y la modificación post-traduccional.
Experimento
Para llevar a cabo el experimento, se diseñaron 3 plásmidos con el objetivo de producir tres pediocinas recombinantes diferentes. Estos plásmidos dirigían la secreción de las pediocina PA-1 recombinantes fusionadas, y que presentarían el péptido SD y LEISSTCDA en el N-terminal respectivamente. Los tres plásmidos fueron usados para transformar L. lactis. Las cepas resultantes fueron cultivadas con el objetivo de producir las pediocinas recombinantes.


Observando el producto de cada cepa, se llegó a la conclusión de que todas producían aproximadamente la misma cantidad de biomasa. La concentración de cada pediocina recombinante fue medida mediante el método ELISA.


Tras algunas determinaciones, se observó que la producción específica de pediocina por L. lactis es aproximadamente 20 veces más eficiente que la producción de pediocina del fenotipo silvestre.
Los resultados muestran así que los propéptidos (proteína inmadura) SD y LEISSTCDA permiten un aumento de 1,5 veces la producción de pediocinas recombinantes secretadas.
A continuación, se evaluó la actividad antibacteriana de los sobrenadantes mediante ensayo de difusión de pocillo de agar utilizando Carnobacterium maltaromaticum como cepa diana. Se obtuvieron áreas de inhibición a partir de los sobrenadantes de cultivo de las tres cepas L. lactis pero no se obtuvo inhibición con el cultivo sobrenatural de la cepa de control.

La potencia de las pediocinas recombinantes producidas en L. lactis se comparó con la pediocina de tipo silvestre producida por Pediococcus acidilactici. Sorprendentemente, la pediocina de tipo silvestre PA-1 producida a partir de P. acidilactici exhibió un valor 30 veces más activo que las pediocinas recombinantes.
Este resultado sugiere que la estructura de las pediocinas recombinantes es diferente de la pediocina de tipo silvestre. Aunque se describe que las bacteriocinas de clase IIa no están modificadas postraduccionalmente, todas exhiben al menos un enlace disulfuro. Se conoce que los enlaces disulfuro son importantes para la actividad antibacteriana de la pediocina PA-1. Por ello,  se planteó la hipótesis de que existen enzimas que podrían permitir la formación correcta de enlaces disulfuro en productores de bacterias PA-1 de pediocina de tipo silvestre. Los últimos estudios han demostrado que las tiol-disulfuro oxidorreductasas (TDOR) están implicadas en la maduración postraduccional de las bacteriocinas.
El análisis de secuencias de la pediocina PA-1 reveló que pedC codifica una supuesta proteína que es secretada. Por lo tanto, se puede plantear la hipótesis de que PedC es un TDOR y permite la formación de enlaces disulfuro nativos de la pediocina PA-1. Por lo tanto, se llevó a cabo un experimento de inhibición con cepas transformadas con PedC con el fin de comprobar si este propéptido mejoraba la producción de la pediocina.


La secuencia de codificación de pedC se clonó y el plásmido resultante se usó para transformar L. lactis. Paralelamente, la misma cepa receptora  se transformó, y la resultante se usó como control. Los ensayos de inhibición dieron lugar a halos de inhibición del crecimiento más amplios para la cepa transformada (A y C) con pedC que para la cepa control (B y D). Usando como cepa receptora Carnobacterium maltaromaticum y añadiendo al centro las cepas de L. lactis.


Estos resultados muestran que, incluso si se producen cantidades menores de pediocina recombinante, se obtiene una actividad más alta con la cepa coproduciendo la pediocina recombinante y PedC. Además, PedC permite aumentar la potencia antibacteriana de la pediocina recombinante en L. lactis.



Discusión de las diferentes hipótesis
Los propéptidos SD y LEISSTCDA no tuvieron ningún impacto significante en la actividad específica antibacteriana de la pediocina PA-1. Añadiendo residuos de aminoácidos al N-terminal de las bacteriocinas de clase IIa se pueden tener varios impactos en la potencia y en la ingeniería de péptidos. Esto implica que fusiones de péptidos en el N-terminal requerirán comprobar el impacto en la potencia antibacteriana de las bacteriocinas que se parecen a la pediocina.
Se mostró que  todas las pediocinas recombinantes eran menos activas que la pediocina PA-1 silvestre producida por P. acidilactici. Se hicieron hipótesis sobre si las bacterias recombinantes deben estar sujetas a autosegregación o degradación. Otra hipótesis puede estar ligada al hecho de que la pediocina PA-1 tiene dos enlaces disulfuro. El enlace disulfuro del N-terminal se conserva en las bacteriocinas de la clase IIa, mientras que el enlace disulfuro C-terminal está menos conservado y es importante tanto para el espectro de pediocina PA-1 como para la estabilidad de dentro de la membrana bacteriana. Cuando la producción heteróloga de la pediocina PA-1 se lleva a cabo usando Lactobacillus sakei, se forman enlaces disulfuro no nativos.  Se hipotetizó que se formaba cisteína similar por error en la pediocina PA-1 producida en L.lactis.
El análisis secuencial del operón reveló que pedC podría codificar una proteína con un posible papel en el estado de los enlaces disulfuro de la pediocina PA-1. En el estudio, la coproducción de PedC y la proteína recombinante permitieron la producción de una bacteriocina con una mayor potencia. Aunque PedC se describe como una proteína accesoria de transporte, se concluyó que era esencial para la secreción tanto en Pediococci como en E. coli. Sin embargo, como la cantidad de PA-1 producida no fue medida, aún no está claro si la ausencia de actividad detectada en este estudio fue debida a la disminución de la eficiencia de secreción y/o a la potencia.
Otro estudio demostró que PedC fue suficiente para permitir la segregación de pediocina PA-1 en E.coli. Los resultados apoyaron que PedC aumentaba la potencia de pediocina PA-1. Los análisis secuenciales mostraron que los genes homólogos pedC están genéticamente ligados a genes que codifican la bacteriocina sugiriendo que TDORs eran funciones críticas para estas bacteriocinas. Otros dos estudios revelaron el papel de TDORs en la potencia de bacteriocinas pertenecientes a otras clases.
Conclusión
Este estudio reveló que el modelo de la pediocina PA-1 de la clase IIa de las bacteriocinas es lo suficientemente flexible como para tolerar fusiones por el extremo N-terminal. Esta propiedad fue usada aquí para mejorar la secreción eficiente y para poder ser también usada para otros propósitos como ingeniería genética de innovar compuestos antibacterianos. Este trabajo reveló que la sola expresión del gen estructural de la clase IIa de pediocina PA-1 en un hospedador heterólogo, podría no ser suficiente para obtener una actividad antibacteriana óptima. También se observó que PedC podría ser de utilidad para mejorar la actividad de bacteriocinas recombinantes, probablemente por el aumento de la concentración de enlaces disulfuro correctos que contienen los péptidos (su función silvestre es la formación de puentes disulfuro en PA-1).

Artículo: Microbial Biotechnology: Recombinant pediocin in Lactococcus lactis: increased production by propeptide fusion and improved potency by co-production with Ped.
Autores: John Wiley & Sons Ltd.


Trabajo realizado por:
Gema Beltrán Moya, Javier Fernández Fernández, Marina Jiménez Martínez, Miguel Ángel Pertusa Barberá y Daniela Martínez González

Transferencia horizontal de genes de resistencia a antibióticos en un biorreactor de membrana



El incremento de los casos de resistencia a antibióticos en microorganismos se está convirtiendo en los últimos tiempos en un serio problema de salud. En general, las resistencias bacterianas están controladas por genes de resistencia a antibióticos (ARG) pero también pueden transferirse entre bacterias con diferencias taxonómicas y diferentes grupos ecológicos mediante elementos genéticos móviles que permiten esta situación. A lo largo de los años, se ha detectado en medios acuáticos casi todos los tipos de ARGs , codificando resistencias a muchos tipos de antibióticos, y en varios medios acuosos en los que se incluyen aguas residuales, aguas superficiales, subterráneas.. De esto se ha observado que las plantas de tratamiento de aguas residuales (WWTPs) reciben de forma directa ARGs  a través de los aguas procedentes de las alcantarillas que llegan a través de los sistemas de colectores de aguas residuales.

Han pasado 30 años desde que se estudió por primera vez la transferencia horizontal de plásmidos en fangos activos y aguas residuales, y desde entonces la diseminación de ARGs mediante plásmidos se ha conocido por darse en ambientes de aguas residuales.

Múltiples bacterias resistentes pueden esparcir  sus ARGs a cepas susceptibles de la misma especie u otras especies mediante diferentes mecanismos, generalmente por plásmidos R conjugantes. Además, la transferencia del plásmido RP4 puede ocurrir en fangos activos.

La gente actualmente está más preocupada por la crisis de agua que sufrimos, por lo que se espera  que los tratamientos de aguas residuales sean un método importante  para la reserva natural de fuentes dirigidas al ocio o incluso en el abastecimiento de agua potable. 

Comparados con los tratamientos de aguas residuales convencionales, se ha comprobado que la tecnología de los biorreactores de membrana (MBR) es más eficiente y comercialmente viable, en la que se aplica una degradación biológica del agua y una separación por membrana. Es más, este proceso está aumentando en popularidad  en tratamiento de aguas residuales de ámbito municipal e industrial. 
La transferencia de ARG ocurrirá en una MBR con aguas de alcantarillado, lo que podría  provocar la diseminación de la resistencia a antibióticos en fangos y el respectivo desarrollo de nuevas bacterias resistentes.
Además de esto, la mayoría de ARGs no pueden eliminarse a través de los procesos de tratamiento de aguas, sino que incluso pueden acumularse y ser liberados en el entorno con aportes y biosólidos descargados, generando riesgos en el ecosistema y amenazas para la salud.
Para ello, este estudio es el primero en investigar la disciplina de transferencia de ARGs en comunidades microbianas en un biorreactor de membranas .
En dicho estudio, se evaluó el perfil de la transferencia conjugativa mediada por plásmido RP4 en las poblaciones de bacterias autóctonas del fango activo en un biorreactor de membrana, incluyendo bacterias cultivables y no cultivables. Este resultado ayudará a observar la transferencia de ARGs en comunidades microbianas y a cuantificar la abundancia de ARGs, para ampliar conocimientos sobre su diseminación en un biorreactor de membrana y evaluar el rendimiento de dicho biorreactor.

Para el experimento de conjugación en el biorreactor de membrana se usó E. coli K12 como cepa donante, con el plásmido RP4 , ya que posee una gran variedad de huéspedes, genes capaces de conferir resistencia a determinados antibióticos.
1.       Primero se aplicó un experimento de autocontrol donde pasaron 20 días con el biorreactor en estado estacionario y posteriormente se inoculó la cepa.
2.       Después se realizaron muestras cada 24 h para usar en conteo de placas y extracción de ADN.
3.  Posteriormente, se detectó el número de transconjugantes que obtuvieron RP4 por transferencia, y posteriormente se pasó a identificarlos mediante el sistema Sherlock de MIDI, diferenciándolos por los ácidos grasos específicos de cada género y comparando en bibliotecas microbianas.

Los resultados más concluyentes e importantes para la hipótesis del estudio fueron los siguientes:

-          Efecto de la estirpe donante en el MBR: Se observó una disminución en la eliminación de nitrógeno amoniacal y DQO (Demanda Química de Oxígeno), ambos parámetros indicadores de la calidad del agua. Esta disminución queda representada en la Figura 2.




-           Transferencia de RP4 a las bacterias cultivables: Se observó que efectivamente el plásmido RP4 se transfería a bacterias cultivables y de éstas a las no cultivables por transferencia horizontal en el biorreactor. Se identificaron 20 especies en los transconjugantes, 

-  Diseminación del plásmido RP4 en microcosmos de fangos activos: Se observó una disminución de RP4 ya que había pasado a las bacterias no cultivables. 





Como conclusión, se pudo afirmar mediante el experimento la gran tasa de transferencia del plásmido RP4 por transferencia horizontal, y, por tanto, el peligro que supone la diseminación de ARGs en biorreactores, propensos a este fenómeno por sus características.
En el futuro, se deberían centrar las investigaciones en la propagación de ARGs en los biorreactores de membrana, para así poder mejorar esta tecnología y evitar la diseminación de estos genes, evitando peligros de salud pública.

Artículo:
Horizontal transfer of antibiotic resistance genes in a membrane bioreactor
Dong Yang, Jingfeng Wang, Zhigang Qiu, Min Jin, Zhiqiang Shen, Zhaoli Chen,Xinwei Wang, Bin Zhang, Jun-Wen Li
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23942379

Trabajo realizado por:
Alfonso Gallego Rocamora
Francisco Rodríguez Lozano
Jose Antonio Guillén Sevilla
Abel Lidón Soto
Eduardo Fulleda López


Aislamiento y caracterización de cepas mutantes de awamori que sobreproducen L-leucina y alcohol isoamílico

Awamori, es una bebida alcohólica destilada tradicional de Japón. Durante la elaboración de la cerveza awamori se emplea un hongo y la levadura del pan para la preparación del puré fermentado (moromi) y la producción de etanol, tras una fermentación. Posteriormente se destila el alcohol dando un sabor característico.

El objetivo de las investigaciones realizadas por Hiroshi Takagi y su grupo de investigación es obtener levaduras capaces de dar lugar a un bebida con un mayor sabor. Esto se consigue encontrando levaduras capaces de crear una gran cantidad de un compuesto denominado isoamil alcohol responsable del sabor de la bebida.

Este proceso de selección no es sencillo, ya que, se debe cultivar la levadura con diferentes sustancias denominadas mutágenos, éstos son los encargados de producir cambios en el contenido genético de las células. El problema es que estos cambios son aleatorios y la mayoría perjudiciales para los microorganismos. Por ello, deben solo seleccionarse aquellos que producen una mayor cantidad de isoamil alcohol. No obstante, la detección no es directa, es decir, se debe utilizar otro compuesto que sintetizan las levaduras. Este compuesto recibe el nombre de leucina y es un producto que la levadura sintetiza conjuntamente con el isoamil alcohol, de este modo un aumento en la producción de leucina significaría una mayor síntesis de isoamil alcohol. Además, estas investigaciones tenían otro objetivo, determinar qué cambios se producían en las levaduras que producen una mayor producción de isoamil alcohol.
           
En la actualidad las cervecerías demandan nuevas levaduras con la capacidad de producir una mayor cantidad de isoamil alcohol y así mejorar sus productos. Y es que el hecho de cambiar las cantidades de estos compuestos en la bebida puede determinar en gran medida el sabor y por lo tanto las ventas. A pesar de ello, hay que tener en cuenta que términos como modificación genética de levaduras son poco aceptados por el consumidor y pueden tener un impacto negativo.





Un nuevo progreso en la producción de la hialuronidasa humana recombinante

Actualmente, los tratamientos estéticos están a la orden del día y la nueva moda entre las celebrities de Hollywood es las inyecciones de ácido hialurónico. ¿Pero qué es esto del ácido hialurónico? El ácido hialurónico es un polisacárido, técnicamente un glucosaminglucano, que está presente de manera natural en el cuerpo humano en las articulaciones, los cartílagos y la piel. En concreto, en la piel evita la pérdida de volumen al captar y retener agua, por lo que actúa como un hidratante.

Es por este motivo por lo que se usa en la industria cosmética para rejuvenecer y estilizar la piel, ya que a medida que el cuerpo envejece, se pierde de forma natural, por lo que su aplicación está bastante extendida en labios, pómulos, patas de gallos, etc.

Lindsay Lohan antes y después del ácido hialurónico.

¿Pero qué sucede cuando la dosis administrada es demasiado alta? La zona tratada se queda como inflamada y en algunos casos es necesario el uso de hialuronidasa para reducir la hichazón. 

La hialuronidasa es una enzima capaz de degradar el ácido hialurónico (una glucosidasapresente en un gran número de tejidos de mamíferos y participa en diversas funciones biológicas como son: las reacciones alérgicas, la inflamación, la migración de células cancerígenas y la permeabilidad microvascular.

Debido a su papel en estas interesantes funciones,  es una de las enzimas en las que se está buscando la manera de producirla de forma más eficiente. Por ello,  se ha conseguido sintetizar una versión recombinante de la hialuronidasa humana,  rHuPH20, para su uso terapéutico. 

Hialuronidasa humana recombinante, usada como fármaco aprobado por la US-FDA.

Hasta el momento esta se ha producido utilizando cultivos celulares de CHO (células de ovario de hámster chino) pero, actualmente, se está comenzando a emplear Pichia pastoris como sistema de expresión eucariótico, al ser este un sistema menos complejo en el que es más fácil conseguir altos niveles de expresión de forma más rápida y barata, reduciendo así el coste de la producción respecto a otros sistemas eucarióticos más complejos, como las células CHO. Por ello, un estudio realizado por un conjunto de científicos japoneses ha analizado la creación y expresión de rHuPH20 en P. pastoris.

A día de hoy, P. pastoris es utilizado para la producción de un gran número de  proteínas recombinantes pues al ser un eucariota es capaz de realizar una multitud de modificaciones postraduccionales. Así pues, los autores del estudio, publicado en la "Revista de Biociencias y Bioingeniería" de Japón, han evidenciado que tras un cultivo en un medio conocido como YPD (extracto de levadura con agar, dextrosa y peptona) y una purificación por medio de una resina PBA, una cromatografía de afinidad, se consiguen los mejores resultados usando esta levadura como sistema de expresión. Además, comprobaron en que condiciones de temperatura y pH la actividad de rHuPH20 era máxima, dado que estos parámetros son importantes de cara a saber las condiciones de almacenamiento, transporte y uso de la enzima.  

En conclusión, los nuevos progresos de obtención de enzimas permiten producir cada vez más, y más barato. Estos adelantos tienen mucha repercusión, ya sea para aplicaciones del día a día, como en tratamientos estéticos, como en futuras líneas de investigación para conocer más sobre los procesos biológicos, dado que los inhibidores de las hialuronidasas han sido estudiados como reguladores para procesos anti-inflamatorios, anti-envejecimiento, anti-cancer, anti-toxinas y anticonceptivo.


Bibliografía:

ArtículoConstitutive expression of recombinant human hyaluronidase PH20 by Pichia pastoris

Autores: Kuan-Jung Chen, Sabrina Sabrina, Nermeen S. El-Safory, Guan-Chiun Lee, Cheng-Kang Lee.

Artículo publicado en la revista: Journal of Bioscience and Bioengineering

Integrantes del grupo:
Christian García Hernández
Noel Gómez Molina
Jorge Navarro Mira
Pablo Anselmo Penalva Pérez
Cristián Moisés Segura Rodríguez
Patricia Torregrosa Asensio

Ingeniería metabólica para la producción de isopropanol

Existen bacterias que utilizan el CO2 y energía solar para producir compuestos orgánicos; también pueden producir otros compuestos en condiciones de oscuridad y sin oxígeno (anaerobias). El primer proceso descrito se refiere a condiciones fotosintéticas, mientras que el segundo proceso se define como fermentación.

Dichas bacterias pueden ser utilizadas para obtener sustancias de interés. Es el caso de la bacteria Synechococcus elongatus, cuyo metabolismo fue modificado para poder obtener un alcohol, el isopropanol.

El isopropanol puede usarse como suplemento para combustibles fósiles o como componente previo a la obtención de biodiesel. Además tiene otros usos como disolvente, antiséptico, desinfectante o líquido para frenos. 

Para la obtención de este alcohol, un grupo investigador consiguió que S. elongatus cultivada en condiciones fotosintéticas produjera isopropanol utilizando acetato. Para lograrlo, se introdujeron en la bacteria enzimas con el objetivo de crear una ruta metabólica sintética cuyo último paso sería la transformación de acetona en isopropanol. Por tanto, esta bacteria modificada podría producir isopropanol mediante la ruta sintética en condiciones aerobias, pero necesitaba acetato para ello. El acetato era producido por S. elongatus  mediante fermentación, por tanto, era necesario un cambio en las condiciones de crecimiento (a oscuridad y anaerobiosis) durante la producción de isopropanol; o bien una adición externa del acetato al medio de cultivo. Ambos procesos resultaban caros y laboriosos.

Por este motivo, el mismo grupo investigador se propuso mejorar y facilitar la producción de isopropanol a partir de la misma bacteria, de forma que no fuera necesario el cambio a condiciones de anaerobias, y sin necesidad de añadir acetato extrínsecamente.

           Los investigadores añadieron a la ruta sintética un gen llamado pta  (proveniente de Escherichia coli) para que S.elongatus fuese capaz de producir acetato en condiciones aerobias. El pta codifica una enzima tolerante al oxígeno: la fosfato acetiltransferasa, que convierte acetil-CoA en acetil-fosfato. El acetil-fosfato puede dar lugar a acetato con ayuda de energía. El acetato es el encargado de recoger el CoA que suelta el acetoacetil-CoA para transformarse en ácido acetoacético. Así, la ruta puede continuar hasta producir isopropanol en condiciones fotosintéticas. 

          En la imagen inferior vemos la ruta completa, con las enzimas que catalizan cada paso de la reacción, el gen pta y como finalmente podemos obtener nuestro alcohol de interés.



            Finalmente, se pudo concluir que gracias a la acción conjunta de la ruta que se había creado y al gen pta, se obtienen concentraciones elevadas de acetona e isopropanol. Mas concretamente, los valores de concentración obtenidos fueron de 0,55 mM  y 0,21 mM para el isopropanol y la acetona respectivamente.





  [Acetona]max = 0,21 mM

  ⚫ [Isopropanol]max= 0,55 mM







           De esta manera se podría mejorar la producción de isopropanol, mejorando la eficiencia del proceso, lo cual conllevaría un ahorro significativo de tiempo y dinero.




Autores: Yasutaka Hirokawa, Yudai Dempo, Eiichiro Fukusaki, and Taizo Hanai.


Entrada realizada por:
Alberto Mancebo Botía
Belén Álvarez Crespo
Sonia Marhuenda Castillo 
Nuria Manzano Jurado
María Antón Gil
Marina López Lorigados


Influencia de los contaminantes xenobióticos en los vertederos




Buena parte de los residuos sólidos urbanos producidos en España son almacenados en vertederos. Estos residuos son en su mayoría tóxicos, convirtiendo a los vertederos en fuentes potenciales de polución, ya sea por su antigüedad o su mal aislamiento. Los contaminantes escapan al medio ambiente, produciendo daños importantes y peligrosos para los seres vivos, como la infección de aguas subterráneas.

Algunos de estos contaminantes son los llamados xenobióticos (compuestos sintetizados de forma artificial que no existían previamente en la naturaleza), que han aparecido en estos vertederos en los dos últimos siglos. Como ejemplos encontramos los Hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) o los bifenilos policlorados (PCB).

Un grupo de investigadores ha propuesto el uso de los microorganismos para conocer los niveles de contaminación del suelo. ¿Es esto posible? El artículo publicado en la revista Journal of Environmental Management en 2012 lo revela.

El estudio se realizó en el vertedero de Torrejón de Ardoz (Madrid). Se dividió en cuatro zonas: T2, T2B, T8 y T9, y se recogieron muestras de suelo de cada una de ellas. En primer lugar se midieron los contaminantes orgánicos (hidrocarburos, hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) y bifenilos policlorados (PCB)), observando que sus concentraciones eran diferentes en cada área. La mayor cantidad de contaminantes se encontró en las zonas T2 y T9.

En segundo lugar se determinaron las concentraciones de microorganismos en cada zona. Comparando estos resultados con los anteriores, pudo comprobarse que las áreas más contaminadas, T2 y T9, eran las que menor diversidad microbiana presentaban. En el caso de las Archaea, no se obtuvo correlación entre la diversidad de éstas y la presencia de contaminación.

A continuación se midió la actividad enzimática para conocer cómo de activos eran los microorganismos. Para las determinaciones de la actividad enzimática se usaron sobretodo los métodos de Tabatabai, que consisten en medir la cantidad de amonio liberado         (urea→ CO2 + amonio) en las muestras de suelo. Se trata de técnicas sencillas que se realizan con equipamiento y reactivos básicos de laboratorio.

Los resultados evidencian que las zonas con menor actividad enzimática son las T2 y T9. Teniendo en cuenta que los parámetros citados (cantidad de microorganismos y actividad enzimática de los mismos) están considerados como biomarcadores, se concluye que las áreas T9 y T2 son las más contaminadas del vertedero.

Con el fin de obtener información de las distintas familias bacterianas presentes en el suelo, se realizó un análisis genético mediante la extracción de ADN de muestras de 0,5g de suelo utilizando un kit de aislamiento de ADN (Power Soil DNA Isolation Kit). A partir de de las distintas muestras de ADN se amplificaron por PCR fragmentos del gen codificante de ARNr 16S. Luego fueron sometidos a un análisis por DGGE (electroforesis en geles de gradiente desnaturalizante). Esta técnica consiste en la separación de cadenas de ADN de doble cadena dependiendo de su punto de desnaturalización. Se amplifica la zona de interés por PCR añadiendo al extremo de uno de los cebadores una "grapa" de GC. Esta región mantiene unidas ambas cadenas durante la electroforesis.

Esto se hizo mediante la clonación del gen codificante del ARNr 16S, lo que permitió analizar las relaciones filogenéticas así como los distintos grupos microbianos. Finalmente se compararon las secuencias de ADN obtenidas con las secuencias de bases de datos disponibles.
Los resultados de este análisis reflejaron que los Phylum mayoritarios fueron:  Proteobacteria (24,5% - 38,9%), Acidobacteria (13,5%- 23,5%) y Actinobacteria (6,5% - 17,6%). Cabe destacar que la zona que presentó menor diversidad fue la T9, en la que sólo se encontraron cinco Phylum. Dentro de las proteobacterias se han observado diferentes familias relevantes.
La conclusión de este estudio es que la cantidad de bacterias presentes en el suelo se puede emplear para conocer el grado de contaminación por xenobióticos del mismo, ya que los resultados revelan una clara relación negativa entre la presencia de contaminantes y la actividad y diversidad microbiana del suelo. Cuanto mayor contaminación exista menor actividad y diversidad microbiana habrá, lo que hará que la recuperación y reciclaje de los vertederos sea mucho más lenta y menor. Es necesario seguir trabajando en esta línea de investigación, ya que no se ha conseguido relacionar la presencia de las Archaea con la contaminación, y, además, es interesante poder conocer los niveles de contaminación de nuestros vertederos.

Rubén Fernández Tercero
Elena Gala San Guillermo
Miguel Latorre López
Francisco Nadal Molero
Emilio Núñez Delegido