El estudio de las bacterias es esencial para avanzar en la medicina, proteger el medio ambiente, mejorar la producción industrial y agrícola, y profundizar en el conocimiento básico de la biología y la ecología. Estos microorganismos juegan roles críticos en la salud humana y medioambiental, la industria, la agricultura y la investigación científica, por lo que conocer y entender estos roles permite aprovechar sus beneficios y mitigar sus riesgos de manera más efectiva.

En este sentido, el grupo de investigación ‘Mecanismos reguladores de la expresión génica en bacterias degradadoras de contaminantes’ ha adaptado una nueva herramienta genética para investigar y modificar el genoma de bacterias de la familia Sphingomonadaceae, y en concreto de la bacteria Sphingopyxis granuli TFA, conocida por su capacidad para degradar o metabolizar compuestos tóxicos y contaminantes, lo que la hace de interés en el campo de la biorremediación.

El estudio de este equipo científico, que desarrolla su trabajo en el Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (centro mixto de la Universidad Pablo de Olavide, CSIC y Junta de Andalucía), ha sido publicado recientemente en Access Microbiology, una revista de la Microbiology Society.

“A diferencia de bacterias modelo como Escherichia coli, los métodos tradicionales de manipulación genética no suelen ser tan efectivos en estas bacterias no modelo, y a veces no funcionan en absoluto. Esto ha obstaculizado el desarrollo de su potencial de biorremediación, ya que solo se pueden usar un número limitado de herramientas genéticas para investigar y modificar su genoma”, explica Francisca Reyes Ramírez, profesora del Departamento de Biología Molecular e Ingeniería Bioquímica de la Universidad Pablo de Olavide y líder del grupo de investigación.

Dada la alta frecuencia con la que aparecen mutantes espontáneos resistentes a muchos antibióticos tradicionalmente utilizados en los laboratorios para seleccionar mutantes, y considerando que la mayoría de las Sphingomonadaceae suelen ser naturalmente resistentes a la estreptomicina, una de las características más significativas del método estudiado por el equipo de investigación del CABD es la incorporación de un alelo del gen rpsL que confiere sensibilidad a la estreptomicina. Así, cuando el ADN exógeno que contiene este alelo y un gen de resistencia a otro antibiótico se integra en el cromosoma de la bacteria, podemos identificar a los verdaderos recombinantes por su sensibilidad a la estreptomicina. Esto reduce considerablemente el número de candidatos que es necesario comprobar por PCR, ya que los verdaderos recombinantes son los que muestran sensibilidad a la estreptomicina.

Esta mejora en el sistema de mutagénesis reduce significativamente el tiempo necesario para generar un mutante en Sphingopyxis granuli TFA y avanzar en el estudio de sus características como bacteria de interés medioambiental.

Además, esta innovación abre la posibilidad de usar este sistema en otras bacterias de la familia Sphingomonadaceae, permitiendo a otros grupos de investigación obtener mutantes de manera más rápida y eficiente, lo que es muy útil para la comunidad científica que trabaja con estas bacterias no modelo.

Referencia:

Inmaculada García-Romero, Rubén de Dios, Francisca Reyes-Ramírez (2024). An improved genome editing system for Sphingomonadaceae. Microbiology Society. https://doi.org/10.1099/acmi.0.000755.v3