Para sustituir algunos derivados petroquímicos por moléculas menos contaminantes, se desarrollaron estrategias para la producción de nuevos compuestos oleoquímicos. Actualmente, la mayoría de los oleoquímicos producidos son de origen vegetal; sin embargo, en los últimos años, se han comenzado a utilizar microorganismos como biorrefinerías para la producción de moléculas lipídicas de uso industrial, que abarcan desde ésteres, alcoholes y alcanos hasta ácidos grasos (AG) con propiedades especiales. En cuanto a los compuestos derivados de AG, es importante destacar que las propiedades fisicoquímicas, y por lo tanto el uso de estos compuestos, se definen en gran medida por las características estructurales de los AG que los componen. En este sentido, los AG insaturados, si bien mejoran la fluidez de los compuestos, son fácilmente oxidables. Por otro lado, los AG saturados, si bien son resistentes a la oxidación, presentan bajos rendimientos y un bajo rendimiento a bajas temperaturas. Para obtener AG y sus derivados con mayor impedimento estérico para mejorar su fluidez a bajas temperaturas, pero manteniendo su estabilidad, nuestra propuesta consiste en producir AG metil-ramificados en bacterias. Para ello, desarrollaremos una plataforma basada en E. coli capaz de sintetizar estos compuestos alterando su proceso natural de síntesis de AG, expresando nuevas vías metabólicas obtenidas de diferentes actinomicetos. Directores: Ana Arabolaza y Hugo Gramajo.

Estudios bioquímicos y genéticos de los mecanismos de activación de ácidos grasos en actinomicetos

La propuesta central de esta línea es dilucidar la relevancia de los mecanismos de activación de ácidos grasos (AG) en actinomicetos. La reacción de activación de AG más extendida implica su conversión a los correspondientes derivados de la coenzima A (CoASH), que es catalizada por una familia de enzimas ubicuas: FACL (acil graso-CoA ligasa). Sin embargo, en actinomicetos y diversos microorganismos patógenos como Chlamydia trachomatis y Neisseria gonorrhoeae, existe un mecanismo alternativo donde los AG pueden convertirse en acil-ACP. Las enzimas a cargo de este paso son FAAS (acil graso-ACP sintetasas) que convierten los AG en aciladenilatos que luego acilan el transportador de acilo: proteínas ACP o dominios ACP en policétido sintasas (PKS) para biosintetizar, por ejemplo, metabolitos secundarios o lípidos complejos. Por lo tanto, las FAAS representan un importante punto de coordinación entre el metabolismo primario y secundario en actinomicetos. Además, algunos miembros de esta gran familia, en particular las FAAL (ligasas de acil-AMP grasos), han sido validados como dianas para el desarrollo de nuevos antimicobacterianos. Actualmente, no es posible distinguir entre las enzimas FAAS y FACL mediante estudios basados ​​en sus secuencias proteicas, siendo necesaria una validación bioquímica para distinguirlas. Por ello, proponemos realizar estudios genéticos y bioquímicos para caracterizar el papel fisiológico de algunos candidatos seleccionados de este tipo de enzimas.

Producción de productos naturales por Actinobacteria

Las bacterias del grupo Actinomycetes han proporcionado más de dos tercios de los productos naturales para uso terapéutico, siendo el 80% de estos compuestos producidos por bacterias del género Streptomyces. En esta línea de investigación, nos centramos en la búsqueda de nuevos compuestos con propiedades biológicas de interés terapéutico. Estamos desarrollando diferentes “Estrategias bioguiadas para la identificación de nuevos agentes antimicrobianos”. Por un lado, analizamos la identificación de compuestos antifúngicos producidos por bacterias rizosferas para su uso en tratamientos de semillas. Por otro lado, en colaboración con la Dra. Eleonora García Vescovi y la Dra. Leticia Llarull, buscamos compuestos naturales de cepas de Streptomyces que tengan actividad moduladora sobre diferentes sistemas bicomponentes de Salmonella typhimurium y Staphylococcus aureus, implicados en la virulencia o patogenicidad de dichas bacterias. Dr. Eduardo Rodríguez.

Desarrollo de Actinobacterias como agentes de biocontrol

En esta línea de investigación, abordamos el problema del declive que se origina en la producción agrícola, como es el caso del cultivo de soja, debido al estrés biótico causado por diferentes hongos fitopatógenos. Actualmente, para controlar estas enfermedades, se aplican fungicidas químicos antes de la siembra. Sin embargo, su uso está cada vez más restringido y es objeto de debate debido a sus efectos tóxicos y nocivos para la salud humana y el medio ambiente. Como alternativa, han surgido nuevos tratamientos con microorganismos que inducen un efecto protector sobre los cultivos o biocontrol. En este proyecto, buscamos el desarrollo de agentes de biocontrol basados ​​en cepas de Streptomyces aisladas de la rizosfera de plantas de soja. Estas cepas se caracterizaron por sus propiedades inhibidoras de hongos fitopatógenos, así como promotoras del crecimiento de los cultivos. Actualmente, no estamos profundizando en el conocimiento de los mecanismos de control biológico ni en la promoción del crecimiento de estas cepas, sino estudiando la importancia de la producción de compuestos antifúngicos en el biocontrol. Por otro lado, buscamos optimizar su producción y formulación con la intención de reemplazar los tratamientos tradicionales para semillas y, así, reducir el impacto ambiental de su uso. Realizamos estos estudios con la colaboración de la Dra. M. Amalia Chie.