Análisis proteómico de la actinobacteria Streptomyces sp. Mc1 durante la remoción de cromo y degradación de fenantreno

Abstract

Las actividades antropogénicas impactan negativamente en el medioambiente, provocandoefectos nocivos en ecosistemas y en la salud humana. El fenantreno (FEN), hidrocarburoaromático policíclico (HAP), puede encontrarse como contaminante de suelos, derivado de laindustria petroquímica. Los compuestos de cromo (Cr) provienen principalmente de lafabricación de acero, pinturas, tratamiento de maderas, entre otros. La contaminaciónambiental ha suscitado la necesidad de encontrar soluciones para contrarrestar sus efectos.La biorremediación es una tecnología para tratar sitios contaminados presentando ventajascon respecto a los métodos tradicionales. Diferentes estudios demuestran que laactinobacteria Streptomyces sp. MC1 es capaz de remover plaguicidas y metales pesadostales como Cr(VI). Sin embargo, su capacidad para degradar FEN y las posibles enzimasinvolucradas en su degradación son una incógnita. También se desconoce el contextometabólico celular de MC1 durante la remoción del cromo. El objetivo de este trabajo fueidentificar proteínas sobre-sintetizadas en presencia de Cr(VI) y FEN mediante estudiosproteómicos. La proteómica libre de geles es una herramienta que se utiliza para dilucidarmecanismos involucrados en procesos fisiológicos microbianos. Con el fin de evaluar ycomprender la degradación de FEN y remoción de Cr(VI) en Streptomyces sp. MC1, se realizóun estudio proteómico cuantitativo libre de marcado basado en espectroscopia de masas(MS). MC1 fue crecida durante 96 h a 30 °C y 150 rpm en medio de cultivo mínimo líquido,utilizando glicerol como fuente de carbono y suplementado con FEN o Cr(VI). El crecimientomicrobiano se cuantificó por peso seco, mientras que la concentración residual de FEN yCr(VI) en el sobrenadante del cultivo se determinó por HPLC y método colorimétrico dedifenilcarbazida respectivamente. Las proteínas utilizadas para los estudios proteómicos seobtuvieron a partir de células en fase logarítmica de crecimiento; se sometieron a rupturamecánica con nitrógeno líquido y las proteínas obtenidas fueron reducidas, alquiladas yprecipitadas. Luego de ser resuspendidas y digeridas con tripsina se analizaron por LCMS/MS. Para la identificación de las proteínas se utilizó el software Proteome Discoverer y labase de datos de proteínas de Streptomyces sp. MC1. La validación estadística y losparámetros de significancia fueron establecidos en base al análisis realizado con el softwarePerseus. Streptomyces sp. MC1 fue capaz de crecer en presencia de FEN y/o Cr(VI). Seobservó un 60% de remoción de FEN y 42% de cromo durante el período estudiado. El análisisproteómico mostró que en presencia de FEN, 66 proteínas aumentaron su abundancia demanera significativa (p<0,05), destacándose enzimas involucradas en las vías altas de ladegradación del hidrocarburo. En la condición con Cr(VI), 27 proteínas fueron sobrereguladassignificativamente (p<0,05), las cuales participan principalmente en el metabolismo generalde la célula y en la respuesta al estrés oxidativo. Por lo tanto, nuestro estudio proteómicopermitió dilucidar el contexto metabólico de Streptomyces sp. MC1 durante la remoción deCr(VI). Confirmó, por primera vez, la capacidad fisiológica de Streptomyces sp. MC1 paradegradar fenantreno, permitiendo dilucidar en parte, los mecanismos de degradación de estehidrocarburo.