ESTUDIOS DE LA EXPRESION GENICA EN LA CEPA A1 DEL GÉNERO BACILLUS CEREUS, NATIVA DE DESECHOS INDUSTRIALES CONTAMINADOS CON Cr(VI)

ESTUDIOS DE LA EXPRESION GENICA EN LA CEPA A1 DEL GÉNERO BACILLUS CEREUS, NATIVA DE DESECHOS INDUSTRIALES CONTAMINADOS CON Cr(VI).

Alejandra Vázquez Ventura^[1], Pamela Romo Rodríguez^[2] y J. Félix Gutiérrez Corona2 

RESUMEN

El cromo hexavalente un ion toxico debido a su alta solubilidad y fácil penetración al interior celular, donde provoca estrés oxidativo, es considerado un problema para la salud de los seres vivos y el ambiente. Las altas concentraciones de cromatos en el ambiente puede seleccionar microorganismos con mecanismos de  tolerancia y en algunos casos reducir el Cr(VI) a Cr(III), la forma menos toxica. Por lo anterior es de interés identificar genes involucrados en procesos de tolerancia y/o reducción de Cr(VI) en cepas aisladas de sitios contaminados con el ion. Se establecieron metodologías para el estudio de la expresión génica en la cepa A1 de B. cereus, además se probaron diferentes condiciones de cultivo para llevar a cabo la reducción.

ABSTRACT

Hexavalent chromium is a toxic  ion due to its high solubility and easy penetration into the cells, where it causes oxidative stress, is considered a problem for the health of living beings and the environment. High concentration of chromate in the environment can select microorganism with tolerance mechanisms, and in some cases reduce the Cr (VI) to Cr (III), the less toxic form. Therefore it is of interest to identify genes involved in the processes of tolerance and / or reduction of Cr (VI) in isolates of ion contaminated sites. Conditions were established to measure gene expression in the environmental strain A1 of Bacillus cereus, also different culture conditions were tested to carry out the reduction.

PALABRAS CLAVE

Cromo Hexavalente, Bacillus Cereus, Expresión Génica.

INTRODUCCIÓN

Uno de los metales pesados que ha despertado interés en la actualidad es el cromo, por los efectos cancerígenos y mutagénicos que produce en su forma hexavalente; este ion es vertido como desecho de las actividades industriales realizadas en las empresas de curtiembres, cromados, tintes y electrogalvanizados, entre otras (Kanagaraj et al. 2008). En años recientes, se ha considerado el empleo de microorganismos para tratar la contaminación por cromo, como una alternativa económica, eficiente y amigable con el ambiente (Cheung & Gu 2007).

En este sentido, existen reportes de investigaciones en las que se han aislado y caracterizado microorganismos con capacidad de remoción del cromo hexavalente (Okeke et al. 2008, Camargo et al. 2004). Para el caso de algunas bacterias, se ha descrito que han desarrollado mecanismos activos o pasivos para remover el cromo hexavalente de las células o para destoxificarlo, de modo que presentan tolerancia al ión; de manera general dichos mecanismos comprenden: a) Los sistemas de transporte de sulfato, por medio de los cuales el cromato es incorporado a las células; b) La reducción extracelular del Cr(VI) a Cr(III), no pudiendo este último cruzar la membrana plasmática; c) Reducción intracelular del Cr(VI) en Cr(III), la cual puede causar estrés oxidativo, con el consecuente daño a ácidos nucleicos, proteínas y lípidos; d) Enzimas destoxificantes (antioxidantes) que protegen del estrés oxidativo, minimizando los efectos tóxicos del cromato; e)Transportadores codificados por plásmidos, que provocan la expulsión del cromato del citoplasma hacia el medio extracelular; f) Sistemas de reparación de DNA, que participan en la protección del daño generado por los derivados de cromo (Ramírez-Díaz et al. 2008).

Un ejemplo de un determinante de resistencia a Cr(VI) lo constituye la proteína ChrA de Pseudomonas aeruginosa y de Cupriavidus metallidurans, la cual funciona como una bomba expulsora de cromato (Gutierrez & Cervantes 2008; Ramírez-Díaz et al. 2008). Se ha indicado que las proteínas ChrA forman parte de la superfamilia de transportadores CHR, probablemente implicadas en el transporte de sulfato y cromato (Nies 2003). Las bases de datos de la familia de proteínas CHR actualmente incluyen numerosas secuencias de homólogos procarióticos y pocas de homólogos eucarióticos (Gutierrez & Cervantes 2008). Con la excepción de las proteínas de P. aeruginosa y C. metallidurans, la función de otras proteínas CHR homólogas bacterianas no ha sido analizada en detalle.

Por otra parte, en otras cepas bacterianas los mecanismos de resistencia a cromato están codificados dentro de los cromosomas y generalmente se relacionan con estrategias como la reducción de Cr(VI) específica o inespecífica, actividades de destoxificación de radicales libres, reparación de daños en el ADN, y procesos asociados con la homeostasis del azufre o el hierro.

Con base en lo anterior, el propósito de ésta investigación fue analizar la reducción del cromo hexavalente con la cepas A1 de B. cereus, aislada de aguas residuales de curtiembres del municipio de El Cerrito, en el Valle del Cauca-Colombia, las cuales mostraron altas eficiencias en la reducción del cromo hexavalente en solución (Ramírez 2011; Lemos 2012) y por otro lado, se avanzó en el establecimiento de las metodologías necesarias para determinar la expresión del gen ChrB en diferentes condiciones de medio de cultivo.

1. MÉTODOS Y MATERIALES

MICROORGANISMOS Y MEDIOS DE CULTIVO: El microorganismo utilizado en este estudio fue la cepa A1 de B. Cereus aislada de aguas residuales de curtiembres de El Cerrito, Valle del Cauca, Colombia, los cuales mostraron resistencia y capacidad de reducir el Cr(VI) (Ramírez 2011; Lemos 2012). La cepa fue sembrada por el método de estría en placas de medio solido LB, (1% de peptona biotriptasa, 0.5 % de extracto de levadura, 0.5 % de NaCl y 1.5 % de agar bacteriológico), se incubaron a 37°C por 24 horas. Para la obtención de pre-inóculos se tomó una colonia independiente y se inocularon 50 ml de LB líquido, a 37 ºC a 200 rpm durante 24 horas. Para esta investigación se probaron tres medios de cultivo: LB, M9 (0.2 % de extracto de levadura, 2 mM de MgSO4, 0.1 mM de CaCl2, 0.4 % de glucosa y 20 % de sales 5X (6.4 % Na2HPO4·7H2O, 1.5 % KH2PO4, 0.25 % NaCl, 0.5 % NH4Cl) y el medio a base de piloncillo (0.5 % de piloncillo, 0.5 % de extracto de levadura). Para los ensayos de reducción y análisis de expresión se suplementaron los medios con 15 y 30 ppm de Cr(VI).

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