Estudio proteómico y de resistencia a arsénico y mercurio en la bacteria Cianotrofa Pseudomonas pseudoalcaligenes CECT5344

Abstract

La minería, la joyería y otras actividades industriales generan residuos cianurados que además contienen otros metaloides y metales como el arsénico y el mercurio. La toxicidad del cianuro reside en su elevada afinidad por metales de tal forma que es capaz de inhibir un gran número de metaloenzimas esenciales para la vida. El arsénico es un potente carcinógeno cuyas formas más abundantes en la naturaleza son el arsenito y el arseniato. La toxicidad del arsenito es debida a su capacidad de unirse covalente a los grupos sulfhidrilo y ditioles de las proteínas mientras que para el arseniato, su analogía molecular con los grupos fosfato provoca la inhibición de la fosforilación oxidativa entre otros procesos. El mercurio puede formar compuestos organomercuriales altamente tóxicos pero también puede actuar como inhibidor de enzimas cuando se encuentra en forma inorgánica. En respuesta a la elevada toxicidad de estas sustancias, los microorganismos han desarrollado una serie de mecanismos de resistencia. Para el arsénico, el sistema más extendido en bacterias es el operón Ars, que codifica la enzima arseniato reductasa (ArsC) y un transportador de membrana cuya función es expulsar el arsenito al exterior (ArsAB). En cuanto a la maquinaria de resistencia al mercurio, está codificada por el operón mer el cual va dirigido tanto a sales inorgánicas como a compuestos organomercuriales. Entre sus elementos destacan la flavoproteína MerA, que es una mercurio reductasa, y la enzima MerB, encargada de romper los puentes carbono-Hg para liberar el mercurio inorgánico. Debido a su carácter nocivo y al grave impacto ambiental que suponen estas sustancias, se hace indispensable el desarrollo de tecnologías eficientes capaces de contribuir a la descontaminación de los residuos que las contienen. Como solución a este problema surge la utilización de microorganismos tales como la bacteria cianotrofa Pseudomonas pseudoalcaligenes CECT5344 que, siendo resistente a dichos compuestos, es capaz de llevar a cabo la biodegradación de cianuro cuando se encuentra en presencia de otras sustancias. En este trabajo se ha llevado a cabo una primera aproximación, fundamentalmente mediante técnicas de proteómica, a la resistencia de P. pseudoalcaligenes CECT5344 a arsénico, mercurio y a los metales contenidos en el residuo cianurado de la joyería. El estudio de la concentración mínima inhibitoria (CMI) en medio sólido rico (LB) y en los medios líquidos mínimo (M9) y rico (LB) reveló unos valores de resistencia altos para arsenito, muy altos para arseniato y bajos para mercurio. En cuanto al estudio proteómico de la respuesta a arsénico y mercurio, se obtuvieron datos que indican la puesta en marcha de mecanismos contra el estrés general y el estrés oxidativo producidos por dichos compuestos. Se detectó la presencia del operón ars en los cultivos de P .pseudoalcaligenes CECT5344 expuestos a arsenito, pero no en aquellos a los que se adicionó arseniato. Tampoco se encontraron proteínas pertenecientes al sistema Mer en las muestras tratadas con mercurio. Por otro lado, el estudio proteómico de la respuesta de P. pseudoalcaligenes CECT5344 a los metales presentes en el residuo joyero no reveló la inducción de una respuesta específica de resistencia a dichas sustancias a pesar de que si se pudieron observar otros mecanismos de resistencia a estrés.