Caracterització del potencial catabòlic de RHODOCOCCUS SP. VEM48

Abstract

[spa] La contaminación por hidrocarburos derivados del petróleo, causada principalmente por la actividad humana, es un problema presente y creciente desde hace décadas. Las características de estos compuestos tóxicos hacen que sean persistentes en el entorno, amenazando el equilibrio de los ecosistemas y afectando a la salud de los organismos que entran en contacto que ellos. Aunque la solución real pasaría por minimizar o incluso eliminar toda dependencia del petróleo, la falta de alternativas hace que esta opción sea inviable. Entonces es necesaria la investigación y desarrollo de sistemas de remediación para minimizar los efectos de los vertidos. La biorremediación es una estrategia prometedora, siendo la más asequible, eficiente, sostenible y versátil. Multitud de microorganismos presentan la capacidad de degradar un amplio abanico de xenobióticos, entre los cuales se encuentran las especies del género Rhodococcus. Aunque hay una gran variedad de hidrocarburos aromáticos, su catabolismo acaba confluyendo en unos pocos intermediarios como el catecol, protocatecuato, gentisato o fenilacetato. Usando una aproximación genómica y proteómica se han estudiado y caracterizado las rutas de degradación de estos compuestes en la cepa Rhodococcus sp. VEM48. El análisis genómico ha mostrado como la cepa dispone de los genes implicados en el catabolismo de los intermediarios centrales, bien organizados en varios operones e incluyendo reguladores transcripcionales para el control de las vías. Después de confirmar la capacidad de crecer usándolos como única fuente de carbono se ha estudiado el funcionamiento de la vía del 3-oxoadipato, en la que confluyen la degradación del catecol y protocatecuato. Los patrones de expresión obtenidos con el análisis proteómico muestran como la cepa tiene la capacidad de regular eficientemente la vía según del sustrato suministrado.

[cat] La contaminació per hidrocarburs derivats del petroli, causada principalment per l’activitat humana, és un problema present i creixent des de fa dècades. Les característiques d’aquests composts tòxics fa que persisteixin al medi, amenaçant l’equilibri dels ecosistemes i afectant a la salut dels organismes que hi entren en contacte. Tot i que la solució real passaria per minimitzar o inclòs eliminar tota dependència del petroli, la falta d’alternatives fa d’aquesta una opció inviable. Llavors és necessària la investigació i desenvolupament de sistemes de remediació per minvar els efectes dels vessaments. La bioremediació és una estratègia prometedora, essent la més assequible, eficient, sostenible i versàtil. Multitud de microorganismes presenten la capacitat de degradar un gran ventall de xenobiòtics, entre els quals es troben les espècies del gènere Rhodococcus. Tot hi haver-hi una gran varietat d’hidrocarburs aromàtics, el seu catabolisme acaba confluint en uns pocs intermediaris com el catecol, protocatecuat, gentisat o fenilacetat. Usant una aproximació genòmica i proteòmica s’han estudiat i caracteritzat les rutes de degradació d’aquests composts en la soca Rhodococcus sp. VEM48. L’anàlisi genòmic ha mostrat com la soca disposa dels gens implicats en el catabolisme dels intermediaris centrals, ben organitzats en varis operons i incloent reguladors transcripcionals pel control de les vies. Després de confirmar la capacitat de créixer usant-los com a única font de carboni s’ha estudiat el funcionament de la via del 3- oxoadipat, en la que conflueixen les branques de degradació del catecol i protocatecuat. Els patrons d’expressió obtinguts amb l’anàlisi proteòmica mostren com la soca té la capacitat de regular eficientment la via segons el substrat subministrat.

[eng] Petroleum hydrocarbon contamination, mainly due to human activity, has been a problem for decades and is still increasing. The properties of these toxic compounds cause them to be persistent in the environment, threatening the ecosystems’ equilibrium and the health of any organism that is exposed. Even though the real solution would be the reduction or even the cease of any petroleum dependence, the lack of alternatives makes this option unfeasible. Then, research and development of remediation systems are required to reduce the effects of the spills. Bioremediation is a promising strategy, being the most affordable, efficient, sustainable, and versatile. Many microorganisms have the capability to degrade a wide range of xenobiotics, including Rhodococcus species. Even though there are lots of aromatic hydrocarbons, their catabolism merge into few intermediates such as catechol, protocatechuate, gentisate or phenylacetate. Using genomic and proteomic approaches, the degradation pathways for these compounds has been studied and characterized in the Rhodococcus sp. VEM48 strain. The genomic analysis show that the strain has the genes involved in the catabolism of the central intermediates, well arranged in various operons, and including transcriptional regulators for the control of the routes. After confirming the ability to grow using these compounds as a sole carbon source, the performance of the 3-oxoadipate pathway, which include the catechol and protocatechuate branches, has been further studied. The expression patterns obtained with the proteomic analysis show that the strain has the ability to regulate efficiently the pathway depending on the provided carbon source.