Degradación bacteriana de cianuro y compuestos nitrogenados tóxicos
- Autores: Jesica Estepa Pedregosa
- Directores de la Tesis: María Dolores Roldán Ruiz (dir. tes.), Víctor M. Luque-Almagro (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Purificación Cabello de la Haba (presid.), Francisca Reyes-Ramírez (secret.), Rosa María Martínez Espinosa (voc.)
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- Tesis en acceso abierto en: Helvia
- Resumen
RESUMEN DE LA TESIS DOCTORAL DE D./Dª Jesica Estepa Pedregosa El resumen de la tesis para la base de datos Teseo debe ser una presentación de la tesis y tener la extensión suficiente para que quede explicado el argumento de la tesis doctoral. El formato debe facilitar la lectura y comprensión del texto a los usuarios que accedan a Teseo, debiendo diferenciarse las siguientes partes de la tesis:
1. introducción o motivación de la tesis El cianuro es un compuesto nitrogenado muy tóxico que interfiere con la función de numerosas metaloproteínas. A pesar de su toxicidad, el cianuro es un compuesto esencial en la sociedad moderna, ya que es utilizado en un diverso y elevado número de industrias. Los residuos cianurados generados por estas industrias constituyen una seria amenaza para el medio ambiente, ya que su descarga en la biosfera podría ocasionar la muerte de un elevado número de seres vivos.
Debido al origen natural del cianuro, algunos microorganismos han desarrollado mecanismos de resistencia e incluso de asimilación de este tóxico, utilizándolo como fuente de nitrógeno. Existen distintas rutas de asimilación de cianuro descritas hasta la fecha. P. pseudoalcaligenes CECT5344 es una bacteria cianotrofa que presenta la peculiaridad de ser alcalófila, lo que permite que dicho microorganismo pueda crecer en medios alcalinos y evitar así la formación de HCN volátil a partir del anión cianuro soluble (Luque-Almagro et al., 2005). Esta característica le confiere a esta bacteria un elevado potencial para poder ser utilizada en la descontaminación de residuos industriales cianurados. Para su utilización en procesos de biorremediación es necesario conocer en detalle la ruta de asimilación de cianuro en este microorganismo, así como otros mecanismos biológicos que induce esta bacteria en presencia de cianuro. En este trabajo se ha elucidado la ruta de asimilación de cianuro de la estirpe CECT5344, y se ha estudiado su respuesta a cianuro a nivel proteómico. Además, se ha determinado su potencial metabólico mediante la secuenciación y análisis de su genoma.
2. contenido de la investigación Con el objetivo de estudiar la respuesta de P. pseudoalcaligenes CECT5344 a cianuro, incluyendo la ruta de asimilación de cianuro, se ha analizado el proteoma de este microorganismo en condiciones cianotróficas frente a nitrato como fuente de nitrógeno. En este estudio se identificaron varias proteínas inducidas por cianuro, entre las que se incluyeron dos proteínas de función desconocida, NitB y NitG, pero relacionadas con la ruta de asimilación de cianuro. Los genes que codifican estas proteínas se encuentran localizados en la agrupación génica nit1C, que contiene además un gen nitC para una nitrilasa, un gen nitA que codifica un regulador transcripcional de tipo Fis dependiente de 54, un gen nitD para una S-adenosilmetionina, un gen nitD que codifica un miembro de la superfamilia N-aciltransferasa, un gen nitF para una proteína AIRS/GARS y un gen nitH para una oxidorreductasa dependiente de NADH. Un análisis transcripcional y mutacional reveló que esta agrupación génica es esencial para la asimilación de cianuro, la cual tiene lugar en cuatro pasos: 1) Acumulación de oxalacetato en el medio en respuesta a cianuro mediante un mecanismo dependiente de una malato:quinona oxidorreductasa y la oxidasa terminal CioAB resistencia a cianuro, 2) formación de la cianhidrina del oxalacetato por reacción química entre el cianuro y el oxalacetato, 3) conversión de esta cianhidrina en amonio por la acción de la nitrilasa NitC, y 4) asimilación del amonio generado por la nitrilasa a través de la ruta de la glutamina sintetasa y la glutamato sintasa (Luque-Almagro et al., 2011; Estepa et al., 2012).
Otras proteínas inducidas por cianuro en la estirpe CECT5344 incluyeron una dihidropicolinato sintasa (DapA), una fosfoserina transaminasa (SerC) y una proteína de función desconocida (Orf1), las tres codificadas por genes localizados junto al operón cioAB. También se identificó la cianasa (CynS), la proteína S6 de la subunidad ribosomal 30S (RpsF), una superóxido dismutasa (SodB), la ferritina (Dps), una oxidorreductasa (Fpr) y un factor de elongación P (EF-P). La inducción de estas proteínas en condiciones cianotróficas sugiere que el metabolismo del cianuro incluye, además de la resistencia y asimilación de este tóxico, otros procesos biológicos relacionados con el metabolismo del cianato y de algunos aminoácidos, el estrés oxidativo y la homeostasis de hierro, entre otros (Estepa et al., 2012).
Por otra parte, en este trabajo se ha secuenciado y analizado el genoma de P. pseudoalcaligenes, lo que ha posibilitado realizar un análisis filogenético y evolutivo de la estirpe CECT5344, estableciéndose de esta manera relaciones con otras especies en base a los genomas secuenciados de las mismas. El análisis de las características del genoma de P. pseudoalcaligenes CECT5344 ha sido completado con un análisis comparativo frente a los genomas de otras especies de Pseudomonas, encontrándose así semejanzas y diferencias en cuanto a la distribución génica funcional. Por último, se ha analizado en detalle los genes implicados en la asimilación y resistencia a cianuro, y se han identificado otros genes implicados en la producción de bioplásticos o la biodegradación de diversos contaminantes (Luque-Almagro et al., 2013; Wibberg et al., 2014).
3. conclusión Los resultados obtenidos en este trabajo han permitido establecer que P. pseudoalcaligenes CECT5344 presenta una nueva ruta de asimilación de cianuro basada en la formación de un nitrilo como intermediario. En esta bacteria el cianuro además induce procesos relacionados con la resistencia frente a estrés oxidativo y la homeostasis del hierro. El análisis del genoma de P. pseudoalcaligenes CECT5344 ha permitido identificar nuevos genes implicados en el metabolismo del cianuro, así como otros genes que le confieren a esta bacteria un elevado potencial para su aplicación en la biorremediación de cianuro y en otros procesos de interés biotecnológico.
