Caracterización estructural de bacterias antárticas adaptadas al frío y detección de nuevos emulsionantes: estudio de la cepa "Shewanella vesiculosa M7(T)”

Esta memoria doctoral forma parte del proyecto financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovacion (CICYT, CTQ2010-21183-C02-01), el cual tiene entre sus objetivos la busqueda de nuevas cepas con capacidad para producir emulsionantes naturales polimericos. Existe un interes real en el aislamiento y caracterizacion estructural y funcional de nuevos exopolimeros (EPS) obtenidos a partir de microorganismos de ambientes extremos que pudieran ser utilizados con estos fines en diversas industrias. Para ello, se realizo en primer lugar el estudio de los EPS desde el punto de vista ultraestructural, de cepas antarticas adaptadas al frio, mediante tecnicas de microscopia electronica de transmision (MET) despues de procesar las muestras por criofijacion a alta presion seguida de criosustitucion (HPF-FS). Estas tecnicas aportaron numerosos detalles sobre la ultraestructura de las distintas cepas y el material extracelular que producen, al lograr preservar el material biologico proximo a su estado natural. Se observo que este material polimerico extracelular es para la mayoria de las cepas complejo con la presencia de material capsular alrededor de las celulas y abundantes estructuras vesiculares dispersas en la matriz extracelular secretada por las bacterias. Es la primera vez que se describen y visualizan de manera tan clara y abundante las vesiculas de membrana externa (VME) que producen bacterias no patogenas de ambientes naturales antarticos. De igual forma, es la primera vez que se reporta la presencia de estas estructuras en cepas de los generos Marinobacter y Psychrobacter. Asimismo, se estudio el origen de las proteinas presentes en las VME mediante geles SDS-PAGE donde se mostraron los perfiles proteicos comparados con las proteinas de membrana externa. Esto evidencio el origen de estas VME formadas a partir de esta membrana, al presentar proteinas en la fraccion de VME, que comigraron con proteinas que estaban presentes en la fraccion de membrana externa, ademas en el perfil proteico de la membrana externa se detectaron proteinas adicionales que no estaban presentes en VME. Se estudio la influencia de la temperatura sobre la produccion y morfologia de VME producidas en la cepa S. livingstonensis NF22T Para esta bacteria psicrotolerante se demostro que la temperatura influye en la produccion de VME. A bajas temperaturas la cantidad de VME que produce la cepa es mayor, su tamano es menor y mas regular y el perfil electroforetico muestra la expresion diferencial de algunas proteinas, viendose sobrexpresadas proteinas relacionadas con funciones de transporte a nivel de membrana. Se realizaron analisis proteomicos para identificar las proteinas presentes en las VME producidas a 4 y 16 oC a partir de S. livingstonensis NF22T y S. vesiculosa M7T. Para ambas cepas se identificaron fundamentalmente proteinas de membrana externa y periplasmaticas con diferentes funciones fisiologicas, destacando por su abundancia las proteinas implicadas en el transporte y metabolismo de iones inorganicos asi como las relacionadas en la biogenesis de las envueltas celulares. El material extracelular (EPS) obtenido y purificado a partir de Shewanella vesiculosa M7T presento mayor actividad emulsionante frente a aceites comestibles que los emulsionantes comercializados goma arabiga y xantano y su caracterizacion revelo que contiene abundantes VME y polimeros polisacaridicos, siendo sus componentes quimicos mayoritarios azucares neutros y aminados, lipidos de membrana y aminoacidos.