Estudio de la resistencia a arsénico en bacterias aisladas desde sedimientos del Río Camarones (XV Región, Chile) que presentan concentraciones variables del metaloide.
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Date
2010
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Publisher
Universidad de Concepción.
Abstract
El arsénico es un elemento tóxico, que se distribuye ampliamente en la
naturaleza. En sistemas acuáticos, las formas inorgánicas de arsénico que
predominan son el As(III) y el As(V), siendo la primera la especie más tóxica
y móvil del metaloide. Si bien el ciclo biogeoquímico del arsénico está
influenciado por factores físico-químicos, uno de los más importantes lo
constituye la transformación bacteriana, la cual interviene en la movilidad,
distribución y biodisponibilidad de las distintas especies de arsénico en el
ambiente. De esta forma, la presión selectiva que ejerce el arsénico en las
aguas, selecciona aquellos genotipos bacterianos que pueden sobrellevar
dicho estrés, reportándose casos en que la toxicidad del metaloide es evitada
por las bacterias reduciendo al mínimo la cantidad de arsénico incorporado al
citoplasma, utilizando sistemas de transporte de fosfato con alta especificidad
o mediante determinantes genéticos, como el operón ars, Éste, básicamente
consiste en una serie de genes que codifican para proteínas encargadas de
reducir el arseniato a arsenito, en el citoplasma y luego expulsarlo de la
célula a través de una bomba específica de eflujo.
Estudio previos realizados por Escalante (2007) demostraron que los
sedimentos del río Camarones, tienen una actividad biológica responsable
principalmente de la transformación de arsénico mediante bacterias
heterotróficas reductoras del metaloide.
El objetivo del presente trabajo fue relacionar la expresión de genes, que
permiten desarrollar estrategias de sobrevivencia utilizada por bacterias
arseniato-reductoras aisladas desde sedimentos de distintos sectores del río
Camarones (XV región, Chile), con las diferentes concentraciones del
metaloide que presenta cada sector del río. Se aislaron 34 cepas bacterianas
arseniato-resistentes y se les determinó la capacidad de reducir arseniato,
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utilizando KMnO4; se evaluó el efecto del arseniato sobre el transporte del
fosfato inorgánico en las células, mediante ensayos de competencia; se
detectó la presencia de los genes del operón ars mediante PCR y,
finalmente, se generó una relación entre éstos mediante un análisis de
escalamiento multidimensional (MDS).
Los resultados indican que las cepas en estudio aisladas desde sedimentos
con mayores concentraciones del metaloide presentaron los mayores niveles
de reducción de As(V) a As(III), alcanzando la capacidad de reducir hasta el
90% del arseniato presente en el medio. Al someter una selección de cepas
a pruebas de competencia entre sustratos (arseniato y fosfato), se demostró
que las bacterias fueron capaces de reducir arseniato incluso utilizando
concentraciones de fosfato inorgánico a las cuales se encuentran inhibidas
las vías de ingreso inespecífico de arseniato a la célula. La detección de los
genes del operón ars, permitieron demostrar que no existe una relación entre
la presencia de los genes arsCBA y las concentraciones del metaloide en el
medio del que fueron aisladas. Sin embargo, su frecuencia de aparición se
relaciona con las concentraciones de arsénico en los sedimentos, lo cual se
demostró mediante un MDS que arrojó tres grupos de acuerdo a la
presencia de los genes de resistencia ubicados en el operón ars, los cuales
coincidieron con los sectores estudiados del río Camarones y Lauca y sus
diferentes concentraciones de arsénico.
De acuerdo a lo anteriormente señalado, se puede concluir que si bien la
presencia de genes relacionado con las estrategias de resistencia bacteriana
al arsénico, son comunes a todas las cepas e independientes a las
concentraciones del metaloide en el medio de las que fueron aisladas, éstas
se expresan siguiendo patrones que se relacionan directamente con los
diferentes sectores analizados en este estudio, arrojando mayores niveles de
tolerancia y capacidad reductora de arseniato (detoxificación), aquellas cepas aisladas desde zonas que mantienen concentraciones mayores del metaloide en sus sedimentos.
Description
Tesis para optar al grado de Magister en Ciencias, Mención Microbiología
Keywords
Arsénico, Rio Camarones (Chile)