Estudio de las proteínas extracelulares de acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 23270

Abstract

Por muchos años la minería se ha posicionado como el principal impulsor en el desarrollo económico de nuestro país, estableciendo a Chile como el primer productor mundial de cobre. Gracias a eso, se han desarrollado nuevas y alternativas tecnologías en los procesos productivos del metal asociadas a una producción más eficiente, más segura y con menor riesgo ambiental. Una de estas tecnologías alternativas es la Biolixiviación, definida como el uso de microorganismos en la recuperación de metales desde los minerales que los contienen, la cual ha sido utilizada comercialmente en el tratamiento de minerales sulfurados de baja ley para la recuperación de metales como el oro, el uranio y el cobre. El microorganismo más estudiado del consorcio presente en las operaciones de Biolixiviación es Acidithiobacillus ferrooxidans, una y-proteobacteria Gram-negativa, mesófila, acidófila y quimiolitoautotrófica, que posee la capacidad de catalizar la oxidación del ion ferroso y de los compuestos reducidos del azufre, generando ácido sulfúrico como uno de los productos finales. Se ha descrito que para disolver los minerales A. ferrooxidans se adhiere a la superficie sólida del sustrato mediante interacciones hidrofilicas. Productos extracelulares como las proteínas, los exopolisacáridos u otros podrían ser muy importantes en esta adhesión. Sin embargo, se desconocen muchos de los agentes que participan en el proceso. Las proteínas extracelulares en bacterias pueden desempeñar funciones relacionadas al metabolismo, el transporte, a la adhesión, a la virulencia, entre otras cosas, y muchas de estas proteínas están destinadas a abandonar el citoplasma debido a la presencia de señales que gobiernan su secreción. Este conocimiento de las proteínas secretadas por A. ferrooxidans podría ser de gran importancia para entender los

Mecanismos que le permiten a la bacteria obtener desde minerales y sobrevivir en su extremo ambiente, y así poder desarrollar nuevas tecnologías que hagan posible una optimización en el proceso de la biolixiviación. La identificación y caracterización del proteoma extracelular de A. ferrooxidans, fue realizada durante esta tesis. Primeramente buscamos en el genoma de la cepa ATCC 23270, empleando herramientas bioinformáticas, la presencia de proteínas de los diferentes sistemas de secreción encontrando componentes para los sistemas de tipo I, II, IV, V y la vía Usher. Para completar la aproximación in silico del estudio de las proteínas extracelulares de la bacteria analizamos su genoma mediante el servidor de predicción de señal de secreción SubCel 1.0, que incluye los algoritmos SignalP 3.0, TatP 1.0, LipoP 1.0, SecretomeP 2.0 y TMHMM 2.0 encontrando que el 26,7 % del total de marcos abiertos de lectura presentan posibles señales que les permitirían a estas proteínas abandonar el citoplasma en dirección a las membranas interna o externa, al periplasma o al espacio extracelular. Empleando 2D-NEPHGE y secuenciación por Espectrometría de Masas identificamos las 11 proteínas más abundantes presentes en la fracción extracelular de la bacteria crecida en azufre elemental. Proteínas relacionadas al transporte y unión de solutos, al plegamiento, de la envoltura celular, de función desconocida y una proteína hipotética fueron encontradas. Finalmente, efectuamos un análisis proteómico a gran escala mediante espectrometría de masas FT-ICR de la fracción extracelular de la bacteria crecida en azufre elemental. Se identificaron 177 proteínas, de las cuales el 52% presentó señales de secreción de acuerdo a SubCel, siendo la mayoría proteínas con un punto isoeléctrico básico y peso molecular bajo. Las categorías funcionales más representadas en esta fracción fueron proteínas de la envoltura celular, de destinación de proteínas, del metabolismo energético y de transporte y unión. Los sistemas de secreción identificados junto con la vía no-clásica podrían constituir la maquinaria de secreción de las proteínas encontradas en la fracción extracelular de A. ferrooxidans, que en su conjunto conforman el secretoma de la bacteria. En general, este trabajo constituye el inicio de la identificación y caracterización de las proteínas de la fracción extracelular de la bacteria, siendo el primer estudio del secretoma en un microorganismo empleado en las faenas de biominería.