Caracterización taxonómica de Paenibacillus jamilae: estudio genético y bioquímico de la biosíntesis del exopolisacárido

Abstract

El presente estudio se ha realizado con el objetivo de caracterizar bacterias con capacidad de subsistir y desarrollarse en los residuos tóxicos procedentes de la industria del aceite de oliva, como son el alpechín y alpeorujo. La obtención de aceite de oliva es un proceso de gran interés económico en nuestro país, y como alternativa biorremediadora de los residuos originados en dicho proceso, se seleccionaron cepas bacterianas con capacidad de producir recursos de interés biotecnológico como son los biopolímeros de tipo polisacarídico.

La caracterización taxonómica polifásica de estas bacterias nos ha llevado a la descripción de una nueva especie dentro del género Paenibacillus denominada Paenibacillus jamilae ("jamila" palabra árabe que significa "el agua que corre de las aceitunas").

Dado el gran interés de los biopolímeros solubles en agua, nuestro estudio se ha centrado en la localización, identificación y caracterización del operón de biosíntesis del exopolisacárido (EPS) producido por Paenibacillus jamilae. Dicha especie es productora de biopolímero, que en estudios previos se había analizado a nivel de composición química y actividad biológica.

Los genes que codifican para las enzimas implicadas en la síntesis, así como la polimerización y exportación del EPS están situados en el cromosoma bacteriano en una misma unidad policistrónica. Se les ha realizado un análisis bioinformático, asignándole funciones por homologías de secuencias con las ya descritas en las bases de datos y posteriormente corroboradas con un análisis enzimático funcional.

Las actividades de las glicosiltransferasas, enzimas esenciales para la transferencia de los azúcares activados, que constituirán las unidades repetitivas en la estructura química del biopolímero (oligosacárido), son galactosiltransferasa, glucosiltransferasa y manosiltransferasa, junto a una epimerasa probable que aumenta la disponibilidad de substrato. Todas ellas están codificadas por la región central del operón. Se les ha realizado un análisis bioinformático, asignándole funciones por homologías de secuencias con las ya descritas en las bases de datos y posteriormente corroboradas con un análisis enzimático funcional. Los resultados obtenidos están en concordancia con la composición química cualitativa del polisacárido. El análisis transcripcional realizado nos ha permitido localizar una unidad transcripcional esencial completa, la presencia de promotores fuertes internos y zonas reguladoras delante de las enzimas responsables del inicio de la síntesis del polímero y un terminador transcripcional en el extremo 3' de una región genética que codifica una enzima que libera el oligosacárido de la molécula soporte o aceptora en la transferencia de moléculas activa de azúcares, la cual es necesaria durante todo el proceso de síntesis del biopolímero. Predecimos con nuestro estudio, que los flancos 5' y 3' codifican para enzimas y moléculas necesarias para la polimerización, transporte o exportación del EPS, para la regulación de su propia expresión. Con los resultados de este trabajo se establecen los conocimientos teóricos y experimentales necesarios para un futuro planteamiento de mejora biotecnológica de cepas bacterianas mediante ingeniería de polisacáridos, para la biorremediación de alpechín y alpeorujo.