Metabolómica en Bacterias Antárticas; perspectivas en el descubrimiento de nuevos compuestos bioactivos

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Microorganismos psicrófilos son sometidos en sus ambientes naturales a las bajas temperaturas y, a menudo experimentan cambios de temperatura y eventos de congelación-descongelación muy frecuentes. La evolución de una serie de mecanismos de adaptación con respecto a las estrategias de reproducción, las actividades metabólicas, la supervivencia y la protección permite a estos microorganismos a ser activo a bajas temperaturas e incluso a temperaturas bajo cero. Ver tabla 2

[pic 1]Tabla 2. Condiciones de crecimiento de bacterias psicrófilas presentes en la antártica

Dentro del sinnúmero de bacterias presentes en la antartica, un género ha llamado profundamente la atención, debido a la gran cantidad de reportes de diferentes compuestos bioactivos producidos por los Actinomicetos.

Los Actinomicetales está conformado por 11 subórdenes que comprenden 119 géneros (Garcia. 2009). Se trata de microorganismos Gram positivos, unicelulares, en forma de bacilos y microorganismos filamentosos, que forman filamentos ramificados, dando lugar a una estructura denominada micelio, análogo al que forman los hongos filamentosos. Ver imagen 1

[pic 2]

Imagen 1. Esquema de un Corte transversal de una colonia de Actinomicetos cultivada en medio sólido, que se muestran el micelio sustrato y el micelio aéreo con cadenas de conidioesporas, extraído de (Prescott et al. 2004)

En las estructuras presentes se encuentran los micelios puede permanecer unido a la superficie del sustrato, por lo cual se le denomina micelio sustrato, o bien desarrollarse hacia la parte externa en cuyo caso se denomina micelio aéreo ver en las imagen 1. Los filamentos individuales o hifas del micelio se subdividen en unidades, producto de un crecimiento de la pared celular hacia el interior de la hifa a intervalos regulares a lo largo de esta estructura. A este proceso se le denomina septación y cada uno de los septos resultantes contiene una molécula de ADN. (Garcia 2009)

Los Actinomicetales se encuentran distribuidos en diferentes hábitats, sin embargo predominan en el suelo, donde comprenden aproximadamente el 20-60 % de la población microbiana del suelo. El olor característico a tierra húmeda se debe a su actividad metabólica y a la producción de pigmentos, terpenoides (geosminas) y enzimas extracelulares que son capaces de degradar materia orgánica de origen vegetal y animal. Algunas otras especies son patógenas de humanos, animales o plantas, o son fijadores de nitrógeno. Los actinomicetos constituyen un importante grupo bacteriano desde el punto de vista biotecnológico, puesto que son el grupo microbiano más importante como productor de compuestos bioactivos (Bèrdi 2005). Son los responsables de la biosíntesis del 75% de todos los compuestos bioactivos conocidos producidos por microorganismos, muchos de los cuales presentan aplicación clínica en base a su actividad como antibacterianos, antifúngicos, antivirales, antiparasitarios o antitumorales. Muchos de los Introducción productos naturales microbianos de importancia económica se obtienen a partir de actinomicetos, estimándose que aproximadamente el 68 % de estos productos son biosintetizados por actinomicetos del género Streptomyces. Sin embargo, hay otros géneros importantes dentro del orden de los Actinomicetales que son productores de metabolitos bioativos con aplicación terapéutica y agroquímica, como son Micromonospora, Nocardia, Actinoplanes, Streptoverticillium y Actinomadura (Horan, 1994).

Por lo tanto, existe un gran interés en, y el rápido desarrollo de los estudios sobre, la ecología microbiana de los ecosistemas fríos y finalmente los cultivos in vivo para la obtención de los posibles metabolitos útiles naciendo así el concepto de metabolómica

1.2 La metabolómica consiste en un ciencia que usa las estrategias para identificar y cuantificar metabolitos celulares utilizando tecnologías analíticas sofisticadas, con la aplicación de métodos estadísticos y además para la extracción de información e interpretación de los datos, en las últimas dos décadas, se ha realizado un gran avance mediamente en la secuenciación de un número importante de diferentes organismos (Gieger et al., 2009). Al mismo tiempo, se hicieron grandes inversiones para desarrollar enfoques analíticos para analizar los diferentes productos de células, tales como, lo de la expresión génica (transcripción), proteínas y metabolitos. Todos estos enfoques llamados como "ómicas, incluyendo la genómica, transcriptómica, proteómica y metabolómica, se consideran herramientas importantes que deben aplicarse y utilizarse para comprender la biología de un organismo y su respuesta a los estímulos ambientales o perturbación genética. (Ute Roessner y Jairus Bowne, 2009). De lo anterior se hace necesario revisar algunas definiciones de metabolómica, por ejemplo se tratan de analizar las respuestas metabólicas en todas las formas de vida en forma integral (www.metabolomicssociety.org). Brown 2008 la define como un conjunto complejo de metabolitos presentes en una célula o un tejido, en una serie de condiciones particulares. Dicho en otras palabras, es el plan bioquímico detallado de los procesos metabólicos, y el estudio es denominado como metabolómica que es un área de investigación biológica, que utiliza tecnologías de alto rendimiento para identificar y/o caracterizar a todas las moléculas de pequeño tamaño desarrolladas por el metabolismo de una determinada célula, tejido u organismo. Al hablar de las moléculas de pequeño tamaño que se denominan metabolito que son los productos intermedios y productos del metabolismo (http://en.wikipedia.org/wiki/Metabolite) y por lo general definen como pequeñas moléculas con una masa molecular de hasta 2.000 Dalton. En las cuales podemos encontrar moléculas y estructuras tales como péptidos, oligonucleótidos, azúcares, ácidos orgánicos, cetonas, aldehídos, aminas, aminoácidos, lípidos, esteroides, alcaloides, alimentos, aditivos alimentarios, contaminantes, toxinas, drogas (Lamilla. 2013)

1,3 Metabolitos detectados en microorganismo antárticos

El estudio del microorganismo antárticos en especial los psicrófilas ha generado el gran avance en el conocimiento del proceso de adaptación de estos a los medio ostil (Lo Giudice et al. 2007) dentro de los microorganismo estudiados, se encuentran las bacterias estreptomicetes, las cuales habitan en el mar, sedimentos y en el suelo, de estas se han encontrado un sinnúmero de compuestos orgánicos que presentan actividad biológica como las antitumurales, antibateriana, anticancer,(Keijser, van Wezel et al. 2000) esto se