Agencia FAPESP (Brasil)
Ricardo Muniz
Colaboración científica entre la Universidad de San Pablo (USP) en Ribeirao Preto y el Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Establa (IIBCE) de Montevideo, en Uruguay, analizó dos nuevas bacterias, descubiertas en la Antártida hace diez años, para aplicaciones en el área de salud, alimentos y recuperación ambiental.
Parte de los resultados se describieron en marzo en la revista ACS Synthetic Biology, publicada por la American Chemical Society. El uso de bacterias en biotecnología puede traer muchos beneficios al ser humano y al medio ambiente ya que no genera productos tóxicos ni depende energéticamente de las reservas de petróleo. Son organismos microscópicos que tienen la capacidad de adaptarse a diversos entornos y realizar una variedad de funciones importantes. Los recuperados de ambientes extremos en la Tierra tienen características fisiológicas aún más interesantes. La Antártida es el continente más frío del mundo, con temperaturas que oscilan entre -10 °C y -60 °C en invierno y entre -5 °C y -20 °C en verano.
Las bacterias con enzimas adaptadas al frío se denominan "psicrofílicas". Las enzimas son proteínas que catalizan reacciones químicas específicas. Las producidos por bacterias psicrofílicas son muy importantes en los procesos biotecnológicos porque tienen una alta actividad enzimática incluso a bajas temperaturas, lo que hace que su uso sea más económico y sostenible en comparación con los producidos por aquellos de climas menos rigurosos.
“Dado que las bacterias aisladas del medio ambiente suelen ser difíciles de 'domesticar' en cuanto al uso de sus enzimas, estudiamos dos bacterias aisladas de un sedimento antártico perteneciente al género Pseudomonas”, explica María Eugenia Guazzaroni, profesora del Departamento de Biología de la Facultad de Filosofía, Ciencias y Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP-USP), cuyas investigaciones son apoyadas por la FAPESP.
“Ambas son especies nuevas, es decir, nunca antes habían sido descritas. Comprobamos si podíamos aprovechar su metabolismo con nuestras herramientas de edición de genes y así pudimos establecer el correcto funcionamiento de varios plásmidos en estas dos bacterias, facilitando su uso para la expresión de enzimas psicrofílicas en aplicaciones biotecnológicas”, añade. Los plásmidos de expresión son moléculas de ADN utilizadas por los científicos para fabricar proteínas específicas. Una vez introducido en la célula, el plásmido se replica y la proteína se produce a partir de la secuencia de ADN presente en el plásmido.
Aplicaciones
Los plásmidos de expresión se utilizan ampliamente en la investigación científica y en las industrias farmacéutica y biotecnológica para producir grandes cantidades de proteínas recombinantes específicas para desarrollar terapias médicas con hormonas o anticuerpos.
Asimismo, las enzimas psicrófilas se pueden utilizar en la producción de alimentos refrigerados, como helados y yogures, con mejor calidad y textura. Otra aplicación es como aditivo en detergentes y jabones para lavar ropa para mejorar la eficacia de eliminación de manchas y suciedad. Estas enzimas tienen la capacidad de trabajar a temperaturas más bajas que otras, lo que significa que pueden usarse en ciclos de lavado con agua fría, ahorrando energía. Además, pueden mejorar la calidad del detergente y del jabón para ropa, prolongando la vida útil de los tejidos, ya que reducen el desgaste durante el lavado.
Las enzimas psicrófilas también se pueden usar en procesos de biorremediación para eliminar contaminantes en ambientes fríos, como la Antártida.
Colaboración internacional
El trabajo se realizó en colaboración con científicos de Uruguay, que descubrieron estas nuevas bacterias en la Antártida en 2013 y desde 2018 colaboran con el grupo de la USP en esta investigación. “Contamos con la visita de Vanesa Amarelle, coautora del artículo, como becaria posdoctoral en el marco de una beca de movilidad formativa en institutos de investigación del exterior en campos prioritarios, otorgada por la Agencia Uruguaya de Investigación e Innovación [ANII] en 2018 ”, cuenta Guazzaroni, quien es doctora en bioquímica y biología molecular por la Estación Experimental del Zaidín/CSIC, en Granada (España), con posdoctorados en metagenómica ambiental y metagenómica funcional de ambientes extremos en el mismo país, además de trabajos posdoctorales en la USP de Ribeirão Preto.
Además de Guazzaroni y Amarelle, firman el artículo Diego M. Roldán y Elena Fabiano, del Departamento de Bioquímica y Genómica Microbiana del IIBCE. El artículo “Caja de herramientas de biología sintética para Antártida: Toward a Psychrophilic Nonmodel Chassis for Function-Driven Metagenomics se puede leer en: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.2c00543.