Producción de melatonina a partir de bacterias ambientales y evaluación de su efecto en la formación de biofilm

Abstract

La melatonina (N-acetil-5-metoxitriptamina) es una indolamina producida por animales, plantas y microorganismos, a partir de L-triptófano como precursor. Esta sustancia presenta propiedades antioxidantes, y es muy utilizada para regular el ritmo circadiano de sueño y tratar la depresión y ansiedad. Actualmente, la melatonina es sintetizada químicamente, lo cual ocasiona severos daños en el medio ambiente. Estos antecedentes han impulsado la búsqueda de un proceso de producción biológico que pueda ser utilizado a futuro. Por otro lado, existen reportes de que esta sustancia modula diversos procesos fisiológicos en microorganismos, actuando como molécula señalizadora y afectando, por ejemplo, su capacidad formadora de biofilm. Los objetivos de este trabajo fueron evaluar la producción de melatonina en bacterias ambientales y estudiar su papel en la formación de biofilm de estos microorganismos. Se emplearon microorganismos identificados en estudios previos como Pseudomonas sp. P26, Rhodococcus jostii RHA1, Gordonia sp. H19 y Rhodococcus sp. F27, 20 y P18. Se empleó Luria Bertani como medio de producción suplementado con 500 mg/L de triptófano, y se tomaron muestras a las 24 y 48 h de cultivo. Los sobrenadantes libres (SLC) de células de cada cepa se concentraron 15 veces en un concentrador al vacío, y se analizaron por RP-HPLC con una columna C18 y un detector UV visible con arreglo de diodos. Por otra parte, se cuantificó la capacidad de formación de biofilm en ausencia y en presencia (15 µg/mL y 150 µg/mL) de melatonina exógena, empleando microplacas Polysorp (superficie hidrofóbica) y Maxisorp (superficie hidrofílica). La cuantificación del biofilm formado se realizó por coloración con cristal violeta y mediciones de densidad óptica a una longitud de onda de 570 nm. Los datos obtenidos se evaluaron estadísticamente con el modelo lineal general de análisis de la varianza. Para Gordonia sp. H19 y Rhodococcus sp. F27 se observaron picos con tiempo de retención de 27,02 min con un espectro similar al estándar de melatonina, estimándose en base a una curva de calibración externa una concentración de 60,07 µg/mL y 74,40 µg/mL respectivamente. En SLC del resto de los microorganismos no se detectó dicha sustancia. La formación de biofilm fue significativamente diferente en las cepas bacterianas evaluadas y en presencia de diferentes concentraciones de melatonina. Los mayores valores promedios de DO a 570 nm se evidenciaron en Rhodococcus sp. F27. En Rhodococcus sp. F27, la presencia de 15 µg/mL de melatonina exógena favoreció significativamente la formación de biofilm en el soporte hidrofóbico. En Gordonia sp. H19, se observó un efecto positivo no significativo de la presencia de 15 ó 150 µg/mL de melatonina sobre la formación de biofilm en el soporte hidrofílico. Los resultados obtenidos constituyen un avance significativo en el estudio de la producción bacteriana de melatonina, que representa un compuesto bioactivo con potenciales aplicaciones farmacéuticas.