Metabolómica en Bacterias Antárticas; perspectivas en el descubrimiento de nuevos compuestos bioactivos

Metabolómica en Bacterias Antárticas; perspectivas en el descubrimiento de nuevos compuestos bioactivos

C. Lamilla M.      

Universidad de La Frontera, Departamento de Ciencias Básicas, Doctorado en Ciencias Mención Biología Molecular Aplicada,  2013 Temuco.

Resumen

Los microorganismos llámense bacterias, hongos  etc. han sido fuente compuestos orgánicos beneficiosos para el ser humano, un claro ejemplo de aquello fue el descubrimiento de la penicilina, compuesto que ayudo evitando tanta muertes el siglo pasado, desde este enfoque uno de los lugares más inhóspitos e inexplorado para buscar nuevos compuesto bioactivos es la antártica. De este modo, existe un plus por obtener dichas moléculas provienentes de bacterias y especialmente  del orden de actinomicetos los cuales desde el año 2005 ha provisto de nuevos antibióticos, antitumorales muy efectivos en comparación con los tradicionales, finalmente estos descubrimientos se han logrados gracias a una nueva metodología científica las cual consiste en la extracción y cuantificación de los productos del metabolismo celular , denominada metabolómica, con cuyas herramientas pueden servir para mejorar el proceso de descubrimiento de nuevos fármacos con junto con las técnicas moleculares entregando así posibles rutas metabólicas de los compuestos bioactivos.

Palabras Claves:

Metabolómica, Actinomicetos, metabolismo secundario, Antártica  

Introducción

La Antártica, es el único de los cinco que  en su  historia no presenta la constante del poblamiento humano, debido a esencialmente a factores de climáticos,  solo hace alrededor de dos siglos atrás se comenzó a explorar este nuevo territorio, el cual presenta una superficie libre de los hielos de solo un 0,34% aproximadamente (Convey 2010). Las condiciones extremas y el propio aislamiento han generado una biodiversidad única  tanto organismos unicelulares como los pluricelulares. (http://www.inach.cl/proyectos/lineas-investigacion/organismos-antarticos), dentro de los microorganismo los cuales en términos ecológicos son los que dominan en biomasa y en el número de especies, seguido por los  invertebrados del suelo y las plantas inferiores (Antony et al. 2012). De todo lo anterior, la Antártica ha ofrecido y aun ofrece las oportunidades de investigación, en la búsqueda de nuevos compuestos  en esta biodiversidad  microbiana tan extrema (Nichols, Bowman et al. 1999)

Los organismos  procariotas  en los ecosistemas antárticos han colonizados una gran variedad de  habitad,  tales como; lagos, lagunas, ríos, arroyo, rocas, suelos  y en los sedimentos.  (Vyverman et al. 2010)  a su vez, como componentes de la biomasa en estos ecosistemas, las comunidades microbianas controlan muchos procesos en el  medio marino; como la producción primaria, ciclos biogeoquímico, también  la degradación de la materia orgánica y la mineralización de xenobióticos y contaminantes. Por otra parte, son componentes esenciales de las redes alimentarias en las zonas pelágicas (Gesheva and Vasileva-Tonkova 2012)

1. Microorganismos antárticos

Dentro de los microorganismos presentes en la Antártica en especial las bacterias, las cuales poseen características de psicrófilos, que son aquellas que tienen un amplio rango de temperatura en su desarrollo inferior a los 5°C y con  máximas de 20°C. Además han adquirido una importancia considerable debido a las aplicaciones biotecnológicas y tales son el eje central de esta revisión, la producción de compuestos químicos (Cavicchioli et al. 2011).

Los microorganismos antárticos se comenzaron a analizar sus potencialidades tales como; La producción de enzimas con diversas aplicaciones ver tabla 1, y también el aislamiento y purificación de nuevos metabolitos bioactivos  principalmente en obtener efectos antibióticos contra los microbios patógenos ver tabla 2

Los esfuerzos que se han realizado en la investigación de metabolitos secundarios microbianos con aplicaciones potenciales durante los últimos años muchos microbiólogos centraron su atención en la identificación de cepas bacterianas antárticas. Se han descrito aproximadamente 30 especies nuevas de bacterias antárticas  las cuales  muchos de ellos no se han encontrado en el mundo (Nicolaus et al. 2000) en otros lugares, lo que sugiere un endemismo notable de la microflora Antártico (Vincent, 2000). Una gran biodiversidad, tanto inter e intraespecífica, se muestra dentro de la comunidad bacteriana marino antártico y destaca su adaptabilidad a condiciones ambientales extremas. Ciertamente, el aumento en el número de secuencias de DNA  en la base de datos Antártico y además el uso de técnicas biomoleculares mejorará el conocimiento sobre la microbiota de la Antártida y su papel ecológico en este entorno.

Tabla 1. Resumen de las principales enzimas extraídas de microorganismos Psicrofilos, tabla modificada de Ramírez et al. 2006

En los ambientes fríos son colonizadas por una amplia diversidad de microorganismos, incluyendo bacterias, archaea, levaduras, hongos filamentosos y algas. Un estudio de nuevas especies y géneros de bacterias y hongos recientemente descritos de diferentes hábitats fríos mostró que psicrófilas representan un gran recurso de nuevos microorganismos. Desafíos especiales a los microorganismos en los ecosistemas fríos incluyen tarifas reducidas enzimáticas de reacción, la biodisponibilidad limitada de nutrientes, y, a menudo extremos en el pH y la salinidad. Dependiendo de las condiciones locales, actividad de agua (la cantidad de agua disponible para los microorganismos) también pueden ser limitantes. Para prosperar con éxito en entornos de baja temperatura, psicrófilos han desarrollado una gama compleja de adaptaciones estructurales y funcionales. Por consiguiente, existe evidencia de una amplia gama de actividades metabólicas, incluso a temperaturas bajo cero, en los ecosistemas fríos (Margesin y Miteva 2011). Las bacterias que habitan en la Antártida, que se caracteriza por condiciones ambientales adversas, adoptar estrategias de supervivencia peculiares para lograr una ventaja competitiva. En particular, la actividad antagonista puede contribuir a la adaptación de las bacterias antárticas a temperaturas bajas de forma permanente mediante la reducción de la presencia de microorganismos competitivos (Lo Giudice et al., 2007).

...