Caracterización molecular de bacterias epífitas de Ulva lactuca y búsqueda de enzimas con potencial biotecnológico

Abstract

El establecimiento de organismos sobre superficies vivas (epibiosis), es un fenómeno importante en el ambiente marino. Las bacterias epífitas intervienen en diversos procesos relacionados con la morfología y defensa de su hospedero macroalgal. Por su parte las macroalgas producen polisacáridos, que son asimilados por las bacterias epífitas mediante la síntesis de enzimas. Este trabajo tuvo como propósito estudiar la comunidad de bacterias epífitas de Ulva lactuca presentes en el litoral rocoso de la Punta de la Loma, la cual hasta la fecha no había sido descrita. Para tal fin se empleó una aproximación metagenómica, complementada con el estudio de bacterias cultivables aisladas de la superficie de U.lactuca, para en primer lugar describir la comunidad de bacterias epífitas y en segunda instancia, evaluar su potencial en la síntesis de enzimas marinas. En cuanto a la descripción de la comunidad de bacterias epífitas, los resultados mostraron que el género Vibrio es de los constituyentes cultivables más abundantes en la superficie macroalgal. Por otro lado, los análisis de rarefacción indicaron que los muestreos realizados durante tres años (2014-2016), representaron la diversidad de bacterias epífitas. Al comparar entre años, se observó que en el 2016 ocurrió un aumento de la abundancia de algunas familias, lo que podría explicarse por la ocurrencia del fenómeno de El Niño, que afectó la región de Santa Marta en el periodo de estudio. Con respecto a los niveles taxonómicos superiores, los grupos fueron similares a los de otras regiones del mundo. Sin embargo; las diferencias encontradas a nivel de familia y género, apoyan la teoría de Burke y colaboradores (2011), que propone la no existencia de una comunidad “core” de bacterias epífitas de U. lactuca. En lo referente a la búsqueda de enzimas, la evaluación del componente cultivable de bacterias aisladas de superficies macroalgales, reveló que el 56% de los aislamientos presentaron actividad enzimática, además de producir sideróforos. Por otro lado la construcción y tamizaje de una librería metagenómica, permitió la obtención de una esterasa expresada en E. coli LMG194, la cual se caracterizó por presentar propiedades de termoestabilidad exhibiendo la mayor actividad a 60°C, en condiciones de pH 8 y a una concentración de cloruro de sodio de 1 mol L-1. Estos resultados demuestran el potencial de las bacterias epífitas de U. lactuca como una nueva fuente de enzimas de origen marino.

Abstract. The establishment of organisms on living surfaces (epibiosis) is an important phenomenon in the marine environment. Epiphytic bacteria participate in several processes related to the morphology and defense of their macroalgal host. Macroalgae produce polysaccharides, which are assimilated by epiphytic bacteria through the synthesis of enzymes. This work aimed to study the community of epiphytic bacteria from Ulva lactuca present in the rocky coast of Punta de la Loma, which to date had not been described. To this end, a metagenomic approach was used, complemented by the study of cultivable bacteria isolated from the surface of U.lactuca, in order to first describe the community of epiphytic bacteria and secondly to evaluate its potential in the synthesis of marine enzymes. Regarding the description of the community of epiphytic bacteria, the results showed that the genus Vibrio is one of the most abundant cultivable constituents on the macroalgal surface. On the other hand, the rarefaction analyzes indicated that the samplings collected during three years (2014-2016), showed the diversity of epiphytic bacteria. When comparing between years, it was observed that in 2016 there was an increase in the abundance of some families, which could be explained by the occurrence of the El Niño phenomenon, which affected the Santa Marta region during the study period. With respect to higher taxonomic levels, the groups were similar to those in other regions of the world. Nevertheless; the differences found at family and genus level support the theory of Burke et al. (2011), which proposes the non-existence of a core community of U. lactuca epiphytic bacteria. Regarding the search for enzymes, the evaluation of the cultivable component of bacteria isolated from macroalgal surfaces, revealed that 56% of the isolates had enzymatic activity, besides producing siderophores. On the other hand, the construction and screening of a metagenomic library allowed the obtaining of an esterase expressed in E. coli LMG194, which has thermostability properties exhibiting the highest activity at 60 °C, pH 8 and sodium chloride concentration of 1 mol L-1 . These results demonstrate the potential epiphytic bacteria from U. lactuca as a new source of marine-derived enzymes.