Production of secondary metabolites in environmental Pseudomonas aeruginosa by genetic engineering tools

Abstract

La Biotecnología, a manera personal, consiste en la aplicación de microorganismos como un medio para la obtención de productos útiles y con ello satisfacer una necesidad. Para tal fin se necesitan herramientas eficaces para favorecer a que estos organismos nos apoyen a resolver esas necesidades. Este trabajo se enfoca al establecimiento de una técnica de edición genética que apoye al desarrollo y estudio de microorganismos. Dentro de los microorganismos con mayor versatilidad se encuentran las bacterias, en donde aquí se usaron como modelo de estudio dos cepas de Pseudomonas. Dentro de la colección del laboratorio contamos con una cepa aislada en el Golfo de México en un derrame petrolero. Esta cepa se identificó y se denominó como P. aeruginosa IGLPR01. Debido a su contexto ambiental, este microorganismo tiene la capacidad de usar hidrocarburos como fuente de carbono, por lo que se visualizó como un candidato de interés para realizar pruebas y estudios de biorremediación. Además de estudiar y caracterizar esta cepa, se propuso el reto de hacer edición genética para aumentar aún más esas capacidades que la hicieron crecer en condiciones extremas. Esto, como se detallará más adelante, representó un fuerte reto ya que los microorganismos ambientales no son tan dóciles como lo representan los microorganismos modelo que encontramos a diario en los laboratorios de investigación. En esta primera parte, se enfocó en poder montar una técnica de edición efectiva que permitió la generación de una mutante en el gen rpoS para la producción de Piocianina. Este compuesto es naturalmente producido por P. aeruginosa IGLPR01, y la mutante lo sobre produce dando un fenotipo de coloración verdosa en el medio de cultivo. Junto con esto, observamos y cuantificamos la producción de otros metabolitos importantes como son los ramnolípidos; además de aplicar el sobrenadante a pruebas de emulsificación sobre gasolina como simulación rápida de un proceso de biorremediación. Una vez teniendo esta técnica de edición decidimos aplicarla para aportar al estudio del género Pseudomonas. Este género es de especial interés ya que la Organización de las Naciones Unidad ubica a Pseudomonas aeruginosa como un microorganismo que representa una amenaza a la salud pública por su resistencia a los antibióticos y ser causa de infecciones nosocomiales. Debido a que el gen rpoS es un factor  de respuesta a estrés, y ya que teníamos la estrategia de edición exitosa dirigida hacia este gen, decidimos probar si funcionaría en una cepa patógena de humano. Seleccionamos la cepa P. aeruginosa PA14, una cepa modelo para el estudio de procesos infecciosos en humanos. Una vez obtenida la mutante, decidimos realizar análisis de transcriptómica y metabolómica para evaluar el mecanismo de respuesta a estrés que está relacionado con el gen rpoS. Así, en la presente tesis, se presenta como se logró establecer una técnica de edición en una cepa de P. aeruginosa ambiental, junto con la detección y cuantificación de metabolitos de interés; además de la aplicación de la metodología a la cepa patógena P. aeruginosa PA14 para contribuir en la descripción de los mecanismos de respuesta a estrés. Finalmente, esperamos que este trabajo sirva como base para motivar a la edición genética de microorganismos ambientales, ya que muchos de los problemas actuales podrían resolverse al observar a la naturaleza como fuente inspiradora de soluciones.