Participación de la respuesta antioxidante en la tolerancia a factores ambientales extremos de aislamientos bacterianos de La Puna

Abstract

Las Lagunas de Altura de la Puna Andina, ubicadas a 4000 msnm en el noroeste argentino, conforman un ecosistema semejante a los ambientes arcaicos de la Tierra, dadas las condiciones ambientales extremas que experimentan. Las comunidades microbianas que evolucionaron en estos ecosistemas toleran notables condiciones de estrés químico y físico, entre ellas amplias fluctuaciones de temperatura, intensa radiación UV y escasez de nutrientes. En trabajos previos de nuestro laboratorio se han descripto aislamientos del género Acinetobacter de las lagunas Verde y Negra de la Puna. Acinetobacter sp. Ver3 fue una de las cepas que exhibió la mayor tolerancia a la radiación UV y a agentes pro-oxidantes como H2O2 y MV. Posteriores ensayos revelaron la presencia de actividad catalasa 15 veces superior en este aislamiento respecto a cepas control. Estos resultados promovieron la hipótesis de la participación de enzimas antioxidantes en los mecanismos de tolerancia bacteriana a factores ambientales extremos. El análisis del genoma completo de Acinetobacter Ver3 puso de manifiesto la presencia de dos genes codificantes de actividad catalasa. Los resultados obtenidos indicaron que, de las dos enzimas presentes, KatE1 es la responsable de la alta actividad observada previamente. Ésta se localiza en el citosol, posee un amplio rango de temperatura y pH de catálisis, y exhibe una gran eficiencia catalítica, de las más altas informadas. Sorprendentemente, KatE1, además cumple un rol predominante en la protección frente a la radiación UV, como pudo observarse en ensayos con cepas deficientes en actividad catalasa complementadas con este gen. Esta característica evidencia el proceso evolutivo de selección y adaptación de Ver3 al ambiente de la Puna. Otra enzima con actividad catalasa presente en Ver3, KatE2, exhibió localización periplásmica. La misma mostró ser muy resistente a las variaciones de pH y afin por el sustrato, características que le permiten actuar como primera barrera física ante el H2O2 externo, evitando eficientemente la llegada de esta ERO al citoplasma. Los resultados experimentales indicaron que el péptido señal no sólo es necesario para el direccionamiento, sino que además es requerido para su correcto plegamiento y consecuentemente en su actividad. Este hallazgo es novedoso, dado que atribuye al péptido señal funciones que no han sido reconocidas previamente para estas secuencias. El análisis bioinformático de las catalasas en Acinetobacter puso en evidencia la heterogeneidad en la distribución de esta enzima, encontrándose representantes de los cuatro tipos de catalasas hemínicas descriptas. El arreglo que presentó Ver3 fue de muy baja frecuencia de aparición dentro de Acinetobacter, lo que sugiere que la distribución de las catalasas bacterianas se encuentra estrechamente asociada al ambiente en el cual evolucionan y se desarrollan. A su vez, pone de manifiesto la gran plasticidad genómica que presenta el género, capaz de incorporar genes eficientemente, característica esencial para la diversificación y adaptación a las condiciones del entorno.