Domesticating predatory bacteria for biotechnological tools

Resumen

Bdellovibrio bacteriovorus HD100 es una bacteria gram negativa del grupo de las ¿-Proteobacterias, descubierta en 1963 por Stolp and Starr. Se trata de un depredador de otras bacterias gram negativas, que posee gran movilidad, un genoma relativamente pequeño con un potente arsenal hidrolítico y un estilo de vida bifásico, fase de ataque (AP) y crecimiento intracelular (GP). Durante el primer capítulo de esta Tesis doctoral, se ha reconstruído un modelo metabólico a escala genómica de B. bacteriovorus HD100. Esta herramienta se ha utilizado para facilitar el estudio del metabolismo del depredador, permitiendo el análisis de las diferentes fases de crecimiento. Así, se han obtenido reiteradas evidencias del potencial crecimiento de B. bacteriovorus HD100 como depredador independiente de presa, únicamente suplementando el medio con aminoácidos. La obtención de modelos específicos de condición, iCHAP e iCHGP, ha permitido el análisis diferencial del metabolismo. Por un lado, durante AP no se ha encontrado ninguna característica destacable. Sin embargo, durante GP el metabolismo se encuentra dirigido a la producción de macromoléculas. La fase descarboxilativa del ciclo de Krebs se encuentra completamente desactivada. Además, es importante resaltar que el piruvato se dirige directamente a la gluconeogénesis, mientras que el acetil-Coa se destina íntegramente a la biosíntesis de ácidos grasos. Finalmente, iCH457 ha permitido realizar un análisis de reacciones esenciales y se han comparado estas reacciones con las propuestas como esenciales en un organismo de vida libre como P. putida KT2440. Durante el Capítulo 2, se ha determinado que la incubación del depredador en un medio rico principalmente constituido por hidrolizado de proteínas y en ausencia de presa, resulta en la producción de ATP, el incremento de biomasa y la biosíntesis de nucleótidos, medida como número de genomas. Este resultado nos animó a examinar la composición del medio para elucidar los metabolitos utilizados. Los aminoácidos representaban el grupo de metabolitos preferido, y mediante análisis dirigidos se determinó que el glutamato es el sustrato preferente y, una vez éste se ha agotado, el aspartato, la treonina y la valina son los metabolitos consumidos en primer lugar. En el Capítulo 3 se describe el desarrollo de B. bacteriovorus como herramienta lítica biológica para la extracción de polihidroxialcanoatos (PHA), polímeros naturales acumulados en el citoplasma de algunas bacterias. Durante este estudio, se ha puesto de manifiesto tanto el uso de depredadores como agentes líticos para la recuperación de productos de interés, como la construcción de mutantes en las enzimas despolimerasas de PHA encontradas en el genoma de B. bacteriovorus HD100, que ha supuesto una mejora en el rendimiento de recuperación, evitando la degradación del polímero y la disminución de la calidad de este. Por otro lado, B. bacteriovorus HD100 también presenta un atractivo como potencial agente de biocontrol que puede ser utilizado contra diferentes bacterias. De esta manera, el Capítulo 4 presenta la evaluación de su capacidad depredadora contra diferentes cepas patógenas supondría un gran avance para conocer el rango de presa de este depredador, así como identificar el factor que determina un evento de depredación efectivo.