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Las comunidades microbianas que están expuestas a la luz solar generalmente comparten una serie de adaptaciones para poder sobrevivir a la radiación a la que están expuestas, poseen sistemas más eficientes de reparación de ADN, producción de pigmentos y protección contra el estrés oxidativo, lo que hace que estos hábitats sean buenos candidatos para la búsqueda de nuevos microorganismos antioxidantes. En este proyecto de investigación, se aislaron bacterias pigmentadas con potencial antioxidante de un ambiente seco y con irradiación elevada: paneles solares. Los ensayos in vivo que utilizan Caenorhabditis elegans como modelo experimental demostraron las propiedades antioxidantes y de protección ultravioleta de los aislados bacterianos ricos en carotenoides. Nuestros resultados sugieren que los paneles solares albergan una comunidad microbiana que presentan cepas con posible potencial antioxidante.

Materiales y Métodos

Los gusanos se sincronizaron a 20ºC aislando los huevos de adultos. Los huevos sincronizados se colocaron en placas NGM con E.coli OP50 como control negativo, E. coli OP50 más vitamina C (vit C) a 20 mg / ml como control positivo, o E. coli OP50 más los aislados pigmentados con el objetivo de testear las propiedades antioxidantes de las bacterias. Los aislados se cultivaron durante la noche en medio LB líquido a 28ºC y 180 rpm, la densidad óptica a 600 nm (OD600) se ajustó a 30 y a 60, y se añadieron 50 ul de la suspensión bacteriana a las placas. Los gusanos sincronizados se incubaron durante un total de 3 días en las placas hasta alcanzar el estadio de adulto joven. Los gusanos adultos jóvenes se recolectaron y lavaron tres veces con M9, y finalmente se resuspendieron en 100–200 ul de M9. Luego, los gusanos se transfirieron mediante pipeteo a placas de 96 pocillos (10-30 gusanos por pocillo) que contenían la solución salina M9. Después de transferir todos los gusanos, se agregó peróxido de hidrógeno a los pocillos, alcanzando una concentración final de 1.2 mM de peróxido de hidrógeno. La actividad de los gusanos se registró con el sistema WMicrotracker durante 60 minutos (cuatro mediciones de 15 minutos). En este experimento, los datos se recopilaron en forma de «actividad de gusano» (o actividad relativa de la locomotora) y se normalizaron por la cantidad de gusanos en cada pocillo. Se realizaron dos réplicas biológicas.

Resultados

No hubo diferencias significativas en la actividad antioxidante entre los gusanos incubados con los aislamientos a una DO de 30 o de 60 (Figura 1A), aunque una DO más baja permitió un mejor movimiento de los gusanos y, por lo tanto, fue la DO de elección para los siguientes experimentos. Después de 30 minutos de incubación, PS30 no mostró diferencias significativas en la actividad en comparación con el control negativo, y PS10 mostró movilidad reducida respecto al control negativo, lo que indicaría mayor mortalidad. Por otro lado, la incubación de los gusanos con PS1, PS13, PS21, PS75, PS17, PS47, PS19, PS20, PS63 y PS83 dio lugar a una mayor protección en presencia al estímulo de estrés oxidativo, con diferencias significativas con respecto al control negativo, y en algunos casos, con una protección significativamente mayor en comparación con el control positivo (Figura 1A). Para comparar todos los experimentos, se calculó un índice de antioxidantes (AI) para cada aislado dividiendo la actividad promedio por gusano a los 30 minutos cuando se incubó con el aislamiento a una OD 30 o 60 (se usó la actividad más alta) por la actividad promedio por gusano del control positivo (Figura 1B). Nueve de los diez aislamientos probados mostraron una mayor actividad antioxidante que el control positivo (AI> 1), aunque tres de estos (PS47, PS19 y PS20) no pudieron compararse con el resto debido a que los gusanos eran más pequeños y, en algunos casos, no fueron sincronizados correctamente.

FIGURE 1 | (A) Oxidative stress assays of the selected isolates using the WT device. Worms were fed with the selected isolates at either an OD600 of 30 or 60.Survival rate is represented in the Y-axis in the form of activity per worm, and results are shown after 15 and 30 min of incubation with hydrogen peroxide. Error bars indicate standard deviation. The selected isolates for high-throughput biological assays were the following: PS1 (Planomicrobium sp.), PS83 (Bacillus sp.), PS75 (Bacillus sp.), PS21 (Rhodobactersp.), PS20 (Curtobacterium sp.), PS13 (Sanguibacter sp.),PS19 (Sanguibacter sp.), PS30 (Arthrobacter sp.), PS17(Arthrobacter sp.), PS47 (Arthrobacter sp.), PS63 (Arthrobactersp.), PS10 (Glutamicibacter sp.), PS66 (Agrococcus sp.) and PS57(Sphingomonas sp.). (B) Antioxidant index (AI) of the pigmented bacterial isolates from solar panels. AI was calculated by dividing the highest activity average (at an OD600 of 30 or 60) of each isolate by the average activity of the positive control (vitC) after 30 min of incubation with hydrogen peroxide

Front Microbiol. 2019 May 7;10:986. doi: 10.3389/fmicb.2019.00986. eCollection 2019.

Kristie Tanner, Patricia Martorell, Salvador Genovés, Daniel Ramón, Lorenzo Zacarías, María Jesús Rodrigo, Juli Peretó and Manuel Porcar.