Identifican compuestos bioactivos con posibles aplicaciones industriales en una bacteria de los Andes

En una fuente termal ubicada en Chile, científicos aislaron una cepa de Pseudomonas alcaligenes capaz de resistir a temperaturas de hasta 44 °C y caracterizaron las sustancias que el microorganismo elabora para sobrevivir en condiciones extremas

Por Thais Szegö  |  Agência FAPESP – Un trabajo publicado en la revista Scientific Reports examinó la biopelícula elaborada por un tipo de bacteria existente en la fuente termal de El Médano, en las montañas andinas centrales de Chile, y comprobó que sus propiedades naturales pueden explotarse en el desarrollo de aditivos naturales destinados a la industria farmacéutica y alimenticia.

La referida sustancia, formada por polímeros de hidratos de carbono extracelulares llamados exopolisacáridos o sustancias poliméricas extracelulares (SPE), es producida por la especie Pseudomonas alcaligenes, una cepa Med1 termotolerante (que crece a temperaturas situadas entre los 34 °C y los 44 °C), como una forma de proteger a las células bacterianas asegurándoles su supervivencia en el ambiente inhóspito en donde viven, con características de altas temperaturas, pH de carácter ácido y concentraciones elevadas de metales.

Con la creciente demanda de compuestos naturales y bioactivos en diversas industrias, las SPE han venido siendo objeto de distintos estudios debido de sus propiedades estructurales y funcionales, que pueden ofrecer importantes alternativas a los aditivos sintéticos. Asimismo, en comparación con los polisacáridos vegetales, las SPE microbianas exhiben una variedad mucho mayor de propiedades fisicoquímicas y de actividades biológicas.

A causa de sus efectos antivirales, antitumorales, inmunorreguladores, antioxidantes, emulsionantes y floculantes (la capacidad de agrupar pequeñas partículas en un líquido o en una suspensión para formar aglutinaciones mayores o grumos) ya conocidos, las SPE son objeto de bastante atención en las industrias biomédicas, alimenticias, de biomateriales, cosméticas y de tratamiento de aguas residuales. Por ende, el estudio de estas estructuras provenientes de bacterias extremófilas (capaces de vivir en ambientes con condiciones extremas para la mayoría de los otros seres vivos) constituye una forma de entenderlas mejor y de crear oportunidades para encontrar nuevos recursos de esas sustancias con aplicaciones biotecnológicas.

“Optamos por estudiar las fuentes termales de la región de Maule, en el centro de Chile, porque comparativamente son poco exploradas en términos de aspectos biotecnológicos de compuestos bioactivos de valor agregado elaborados por las bacterias como parte de su resistencia al estrés provocado por los factores del medio ambiente en donde se encuentran”, comenta João Paulo Fabi, docente del Departamento de Alimentos y Nutrición Experimental de la Facultad de Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de São Paulo (FCF-USP), en Brasil, y coautor del trabajo.

La primera parte del estudio −realizado en el marco de una colaboración entre científicos brasileños, chilenos, estadounidenses e iraquíes con el apoyo del Centro de Investigaciones en Alimentos (FoRC), un Centro de Investigación, Innovación y Difusión (CEPID) de la FAPESP– consistió en captar una muestra de agua de la fuente termal. Luego se aisló la bacteria, se secuenció su genoma y se evaluó la optimización de la producción de SPE a alta temperatura para confirmar su comportamiento de termotolerancia.

Fue posible arribar a la conclusión de que las bacterias aisladas toleran temperaturas de hasta 44 °C, y a los 37 °C se sitúa la mejor para su crecimiento. La producción de esas SPE a alta temperatura constituye una buena noticia, según explican los científicos, pues mitiga el crecimiento indeseable de otros microorganismos en el proceso de producción biotecnológico.

También se concretaron la caracterización fisicoquímica completa de las SPE y el estudio funcional de la sustancia para evaluar su aplicación tecnológica en la industria de alimentos y en la industria farmacéutica. Esta segunda etapa contó con la visita de la profesora Aparna Banerjee, de la Universidad Autónoma de Chile, al laboratorio del profesor Fabi, con el apoyo del Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (Fondecyt) de Chile. “En el estudio, se arribó a la conclusión de que las SPE elaboradas por P. alcaligenes Med1 poseen propiedades estructurales únicas y muestran actividades significativas de estabilidad térmica, antioxidantes, emulsionantes y floculantes, lo que las vuelve adecuadas para potenciales aplicaciones en la industria alimenticia y farmacéutica como un aditivo natural”, comenta Fabi.

El investigador añade que los datos estructurales exclusivos obtenidos en los estudios genómicos y analíticos también suministran una base para explorar otras SPE bacterianas extremófilas con aplicaciones análogas. “Si bien se hace necesario realizar más pruebas y contar con las aprobaciones regulatorias concernientes al uso comercial, estas SPE muestran un fuerte potencial como una alternativa natural a los aditivos sintéticos, especialmente en aplicaciones que exigen estabilidad térmica y biocompatibilidad.”

También de acuerdo con Fabi, este estudio también aportó un modelo para optimizar la producción de SPE y suministra nuevas perspectivas sobre la bioactividad de este compuesto, que puede llevar a la obtención de aditivos sostenibles y ecológicos en diversas industrias, incluidas las de alimentos, de cosméticos y de productos farmacéuticos.

Puede leerse el artículo intitulado Unveiling a novel exopolysaccharide produced by Pseudomonas alcaligenes Med1 isolated from a Chilean hot spring as biotechnological additive en el siguiente enlace: www.nature.com/articles/s41598-024-74830-6.