Analizan las aplicaciones médicas, nutricionales y ambientales de bacterias halladas en la Antártida

Dos nuevas especies psicrófilas (adaptadas a las bajas temperaturas) descubiertas por científicos uruguayos en 2013 están estudiándose desde el año 2018 mediante una colaboración entre el instituto IIBCE de Montevideo y la Universidad de São Paulo, en Brasil

Por Ricardo Muniz  |  Agência FAPESP – En el marco de una colaboración científica entre la Universidad de São Paulo (USP) con sede en la localidad de Ribeirão Preto, en Brasil, y el Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable (IIBCE) de Montevideo, en Uruguay, se están analizando dos nuevas bacterias halladas en la Antártida hace diez años con el objetivo de determinar sus posibles aplicaciones en las áreas de salud, alimentos y recuperación ambiental.

Una parte de los resultados salió publicada en marzo en el periódico científico ACS Synthetic Biology, de la American Chemical Society. El empleo de bacterias en la biotecnología puede aportarles cuantiosos beneficios a los seres humanos y al medio ambiente, pues no genera productos tóxicos ni depende energéticamente de las reservas de petróleo. Se trata de organismos microscópicos con capacidad para adaptarse a diversos ambientes y realizar una variedad de funciones importantes. Las bacterias halladas en ambientes extremos de la Tierra poseen características fisiológicas más interesantes todavía. La Antártida es el continente más frío del globo, con temperaturas que varían entre alrededor de -10 °C y -60 °C durante el invierno y entre -5 °C y -20 °C en verano.

A las bacterias que poseen enzimas adaptadas al frío se las denomina “psicrófilas”. Las enzimas son proteínas que catalizan reacciones químicas específicas. Y aquellas que las bacterias psicrófilas elaboran son sumamente importantes en procesos biotecnológicos, pues poseen una actividad enzimática elevada incluso a bajas temperaturas, lo que vuelve su aplicación más económica y sostenible con relación a las que elaboran las que provienen de climas menos rigurosos.

“Como las bacterias aisladas en el ambiente suelen ser de difícil ‘domesticación’ en lo concerniente al aprovechamiento de sus enzimas, estudiamos dos bacterias aisladas en un sedimento de la Antártida pertenecientes al género Pseudomonas”, explica María Eugenia Guazzaroni, docente del Departamento de Biología de la Facultad de Filosofía, Ciencias y Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP-USP), cuyas investigaciones cuentan con el apoyo de la FAPESP.

“Ambas son especies nuevas, es decir que nunca se las había descrito anteriormente. Verificamos si lograríamos aprovechar las ventajas de su metabolismo con nuestras herramientas de edición génica y de ese modo pudimos establecer el funcionamiento correcto de varios plásmidos en esas dos bacterias, lo que facilita su empleo para la expresión de enzimas psicrófilas en aplicaciones biotecnológicas”, complementa. Los plásmidos de expresión son moléculas de ADN que los científicos utilizan para producir proteínas específicas. Una vez que se los introduce dentro de las células, estos plásmidos se replican y entonces se elaboran las proteínas con base en las secuencias de ADN existentes en los plásmidos.

Aplicaciones

Los plásmidos de expresión poseen un vasto empleo en investigaciones científicas y en las industrias farmacéuticas y de biotecnología para producir grandes cantidades de proteínas recombinantes específicas, con el objetivo de desarrollar terapias médicas con hormonas o anticuerpos.

Asimismo, las enzimas psicrófilas pueden emplearse en la producción de alimentos refrigerados, tales como helados y yogures, con mejor calidad y textura. También se aplican como aditivos en detergentes y en jabones en polvo para mejorar la eficacia en la remoción de manchas y de la suciedad en las prendas. Estas enzimas tienen la capacidad de funcionar a temperaturas más bajas que otras, lo que significa que pueden utilizarse en ciclos de lavado con agua fría, con el consiguiente ahorro de energía. Y además pueden mejorar la calidad del detergente y del jabón en polvo, prolongando así la vida útil de las telas, pues disminuyen su desgaste durante el lavado.

Las enzimas psicrófilas pueden emplearse también en procesos de biorremediación para retirar contaminantes en ambientes fríos como los de la Antártida.

Colaboración internacional

Este trabajo se llevó a cabo por medio de una colaboración con científicos de Uruguay que descubrieron esas nuevas bacterias en el año 2013 en la Antártida, y desde 2018 trabajan junto al grupo de la USP en esta investigación. “Recibimos la visita de Vanesa Amarelle, coautora del artículo, en carácter de posdoctoranda, con una beca de movilidad para su capacitación en institutos de investigación del exterior en campos prioritarios que le otorgó la agencia uruguaya de investigación e innovación [ANII] en 2018”, comenta 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 dicho país, que se suman a un posdoctorado en la USP de Ribeirão Preto.

Además de Guazzaroni y Amarelle, suscriben el artículo Diego M. Roldán y Elena Fabiano, del Departamento de Bioquímica y Genómica Microbianas del IIBCE.

Puede leerse el artículo intitulado Synthetic Biology Toolbox for Antarctic Pseudomonas sp. Strains: Toward a Psychrophilic Nonmodel Chassis for Function-Driven Metagenomics en el siguiente enlace: pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.2c00543.