Reporte biologia. Los líquenes como fuentes naturales de bacterias biotecnológicamente relevantes

Los líquenes como fuentes naturales de bacterias biotecnológicamente relevantes.

Resumen: La búsqueda de microorganismos a partir de nuevas fuentes y, en particular, simbiosis microbianas representa un enfoque prometedor en biotecnología. En este contexto, los líquenes se han convertido cada vez más en un tema de investigación en biotecnología microbiana, particularmente después del reconocimiento de que una comunidad diversa de bacterias distintas de las cianobacterias son un socio adicional del mutualismo entre algas y hongos tradicionalmente reconocido. Aquí, revisamos estudios recientes que utilizan enfoques dependientes e independientes de cultivos que muestran que los líquenes pueden albergar diversas familias bacterianas conocidas por la producción de compuestos de interés biotecnológico y que varios microorganismos aislados de líquenes, en particular actinobacterias y cianobacterias, pueden producir una serie de compuestos bioactivos, muchos de ellos con potencial biotecnológico.

Introducción: Recientemente, la Organización Mundial de la Salud (OMS) produjo un mapa global de la resistencia ante los antimicrobianos y emitió una advertencia de que un mundo post-antibióticos podría convertirse en realidad y ya ha comenzado (Woolhouse y Farrar 2014). Por lo tanto, la búsqueda de nuevos medicamentos de fuentes microbianas se encuentra actualmente en una encrucijada, donde, por un lado, se cree ampliamente que el descubrimiento de nuevos compuestos ha pasado su era de oro con muchas compañías farmacéuticas abandonando o reduciendo su investigación de productos microbianos naturales. y, por otro lado, la secuenciación genómica completa y la investigación metagenómica muestran que existe un gran número de “silenciosas” o nuevas vías biosintéticas (para revisiones ver Brady et al. 2009; Ochiand Hosaka 2013), que prometen conducir a nuevos compuestos bioactivos producidos a través de expresión heteróloga (por ejemplo, Chang y Brady 2013). La búsqueda continua de microorganismos de nuevas fuentes representa una estrategia efectiva hacia el descubrimiento de fármacos. En este contexto, las simbiosis microbianas son de particular interés, ya que cada vez más pruebas respaldan la hipótesis de que los compuestos bioactivos microbianos, como los utilizados como antibióticos, podrían estar involucrados en la comunicación microbio-microbio y microbio- huésped (Yim et al. 2007; Yoonand Nodwell 2014). Un ejemplo que respalda esta hipótesis es el hecho de que se han descubierto muchos compuestos bioactivos novedosos interesantes de origen microbiano en esponjas marinas, que se sabe que albergan comunidades microbianas simbióticas complejas (consulte Fuerst 2014 para una revisión).

Los líquenes son una simbiosis mutualista bien reconocida y autosuficiente entre una pareja fúngica dominante (micobionte) que proporciona refugio para una o varias algas verdes fotosintéticas y / o cianobacterias (fotobiontes) que forman una estructura simbiótica única, el talo del liquen (De Bary 1879; Frank 1876; Schendener 1860, revisado en Honegger 2000). Los hongos formadores de líquenes han evolucionado durante al menos 400 millones de años (Taylor et al. 1995). El tallo del liquen está bien adaptado a una amplia variedad de nichos ecológicos específicos, que a menudo incluyen condiciones ambientales extremas (p. Ej.,

Temperaturas extremas, desecación periódica, altos niveles de radiación UV). Al menos algunos de los mecanismos para hacer frente a estas condiciones extremas son de naturaleza química (por ejemplo, pantallas UV, crioprotectores, osmolitas) que proporcionan pistas e inspiración para el desarrollo biotecnológico. También parece que los compuestos alelopáticos del holobionte (Los holobiontes son entidades formadas por la asociación de diferentes especies que dan lugar a unidades ecológicas.) podrían desempeñar un papel en la persistencia de los líquenes. A pesar de las edades individuales estimadas de décadas a siglos, no hay informes de infecciones bacterianas destructivas en líquenes. La capacidad de producir una amplia gama de compuestos químicos interesantes ayuda a explicar el hecho de que los líquenes también se han usado históricamente como fuentes de pigmentos, perfumes, medicinas humanas, etc. (Rikkinen 1995).

Una serie de estructuras químicas se han asociado consistentemente con líquenes, y debido a su presencia en cultivos axénicos u otros hongos no liquenizantes, generalmente se acepta que son producidos por el micobionte. Estos incluyen repeticiones de ácidos aromáticos como el ácido orselínico que se cree que son sintetizados por las policétidas sintasas fúngicas no reductoras (Huneck y Yoshimura 1996; Robinson 1999), que se han recuperado directamente de los líquenes ( es decir, Grube y Blaha 2003; Muggia y Grube 2010; Schmitt et al. 2008). La diversidad de estos compuestos principales ha sido objeto de revisiones y catálogos recientes (Boustie y Grube 2005; Elix 2014; Molnár y Farkas 2010; Shrestha y St Clair 2013; Shukla et al. 2010; Stocker-Woergoetter 2008); por lo tanto, nos enfocaremos aquí en los compuestos producidos por otros microorganismos, en particular las bacterias, aunque no podemos descartar que estas bacterias también puedan estar involucradas en la biosíntesis o la conversión de los principales compuestos encontrados en los líquenes.

Bacterias cultivables de interés biotecnológico.

Si bien la presencia de microorganismos distintos del micobionte y el fotobionte en el liquen holobionte se conoce desde hace mucho tiempo mediante técnicas de aislamiento (Uphof 1925; revisado en Cardinale et al. 2006), solo recientemente se han llevado a cabo intentos sistemáticos para estudiar estos organismos. Un estudio temprano (González et al. 2005) publicado hace 10 años demostró claramente que los líquenes son fuentes de microorganismos bioactivos. Ese estudio se centró en las actinobacterias mediante el empleo de una estrategia de aislamiento dirigida que usa ácido nalidíxico (un inhibidor de bacterias gramnegativas), así como un tratamiento térmico antes del cultivo.

Se usó un medio estándar (extracto de malta de levadura) para aislar 25 muestras de líquenes terrestres de Hawai, Alaska y las Islas de la Reunión. Las especies de líquenes no se identificaron, y las muestras se clasificaron simplemente como saxicólicas (es decir, asociadas a rocas; seis de Alaska, cinco de Hawái) o arborícolas (es decir, asociadas a árboles; cinco de Hawái y nueve de las Islas Reunión). Se obtuvo e identificó un gran número de cepas en base a las huellas dactilares de ADN y el análisis de ácidos grasos. Entre estas cepas,

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