Análisis transcriptómico del metabolismo de Shewanella xiamenensis LC6 durante la degradación de colorantes azo

Abstract

Las industrias textiles generan la mayor cantidad volumétrica de efluentes residuales debido a los múltiples procesos a los que son sometidas las telas. Entre los diversos contaminantes presentes en estos efluentes destacan los colorantes sintéticos, cuya naturaleza xenobiótica los convierte en compuestos altamente tóxicos y persistentes en el ambiente. Los colorantes azo son el grupo químico más común y suelen ser utilizados como modelo para determinar métodos eficientes de remediación. Uno de los métodos más promisorios es la biorremediación bacteriana debido a sus características ecoamigable y costo-eficiente. Shewanella xiamenensis LC6 es una cepa bacteriana aislada de efluentes textiles que ha mostrado una elevada tasa de decoloración de diversos colorantes. Luego de re-secuenciar su genoma, se examinó a mayor nivel los procesos biológicos que estarían subyacentes a su capacidad decoloradora. En el presente trabajo, se estudió el efecto de la temperatura y el pH en la eficiencia de decoloración, así como, los genes involucrados en la respuesta adaptativa a colorantes de diferente grado de polaridad molecular. Se realizaron cinéticas de decoloración y se secuenció el ARNm (RNA-seq) cuando S. xiamenensis LC6 es enfrentada a dos colorantes: rojo de metilo (apolar) y anaranjado de metilo (polar). Se determinó que S. xiamenensis LC6 decolora óptimamente colorantes a 30 °C y pH entre 7.0 - 8.0, dependiendo de la naturaleza química del colorante. Además, los resultados del análisis transcriptómico mostraron que durante la repuesta adaptativa al colorante se induce la expresión de genes involucrados en la captación de hierro y su metabolismo, lo cual favorecería la síntesis de citocromos tipo c (c-cyt) como los involucrados en la ruta Mtr. De esta manera, LC6 favorece la transferencia indirecta de electrones hacia los colorantes, y la repuesta fue más intensa frente al colorante polar (de acuerdo con los niveles de expresión génica). Por otro lado, se indujo la expresión de enzimas específicas a colorantes (azorreductasas) que estarían actuando a nivel intracelular ya que su respuesta fue más intensa frente al colorante apolar. Otros genes involucrados en la respuesta intracelular también fueron regulados positivamente (bombas de eflujo, catalasas, entre otros). Además, se halló una dioxigenasa (YhhW_3) que podría estar involucrada en la mineralización del colorante. Los resultados mostraron que S. xiamenensis LC6 estaría utilizando dos mecanismos para clivar el enlace azo: transferencia indirecta de electrones mediado por citocromos tipo c de membrana y azorreducción enzimática directa. Sin embargo, la intensidad de respuesta dependería de la polaridad del colorante. Además, se infirió que LC6 ejerce una respuesta metabólica divergente frente a ambos colorantes.