Los biopolímeros bacterianos son tan útiles en varias industrias como difíciles de obtener. Ahora, un equipo liderado por la Estación Experimental del Zaidín (EEE-CSIC) ha probado con éxito una estrategia que combina genética y cribado masivo y que permite identificar de forma rápida y efectiva biopolímeros bacterianos ‘crípticos’, así llamados por estar normalmente su producción reprimida (y, por tanto, ser indetectables) en condiciones estándar de laboratorio.
El trabajo, publicado en Trends in Biotechnology, se ha realizado en colaboración de la Universidad de Sevilla, la Universidad de Münster y la Universidad Técnica de Munich, y abre posibilidades nuevas para estos compuestos de interés industrial.
En qué se emplean los biopolímeros bacterianos
Los biopolímeros bacterianos tienen múltiples aplicaciones industriales, empleados sobre todo en industria textil, alimentaria, farmacéutica y cosmética. Algunos ejemplos son la goma xantana, el ácido hialurónico, al alginato o la celulosa de origen bacteriano. Sin embargo, su identificación en laboratorio no siempre es sencilla, ya que muchos suelen pasar desapercibidos en condiciones estándar de cultivo.
Utilizando este método, el equipo ha analizado de forma simultánea 330 cepas bacterianas de distinta procedencia (rizobacterias, Pseudomonas, Sphingomonas…), de las que cerca del 10% mostraron indicios de producir algún tipo de nuevo biopolímero. Además, como prueba del potencial de la tecnología, el estudio describe el descubrimiento de un nuevo biopolímero de tipo esfingano, un exopolisacárido emparentado con biopolímeros industriales de probada utilidad como la goma gellan, aunque con propiedades atípicas aún en estudio.
“Este dato refuerza la idea de que solo conocemos ‘la punta del iceberg’ de la diversidad polimérica bacteriana, y que quedan muchos por descubrir y explotar”, afirma Daniel Pérez Mendoza, investigador del CSIC en la EEZ y autor principal del estudio.
Biopolímeros ‘invisibles’
“Las bacterias ofrecen una alternativa especialmente atractiva a polímeros derivados del petróleo e, incluso, de pantas o animales, ya que son más fáciles de modificar genéticamente para producir biopolímeros ‘a la carta’, y además pueden hacerlo aprovechando efluentes y subproductos industriales, contribuyendo así a la economía circular”, explica Pérez Mendoza.
A juicio de los investigadores, su potencial está infravalorado, en parte porque muchos de los biopolímeros que producen suelen pasar desapercibidos en condiciones estándar de cultivo en laboratorio. Esto se debe a que, para la mayoría de las bacterias, la producción de estos biopolímeros tiene un carácter defensivo o protector y, por tanto, no es fácil que su síntesis tenga lugar en las condiciones estables que caracterizan los laboratorios. Por eso se les llama biopolímeros crípticos: porque permanecen “invisibles” en condiciones normales.
En este trabajo, el equipo aplica una estrategia en dos partes: en primer lugar, aumentan los niveles intracelulares de c-di-GMP, una molécula que regula procesos bacterianos como la formación de biopelículas y la producción de polisacáridos extracelulares. Con ello consiguen “despertar” rutas metabólicas que están poco activas o silenciosas. Después, aplican un sistema de cribado de alto rendimiento que permite analizar muchas muestras en paralelo para comparar el perfil de carbohidratos producido por las distintas bacterias. Esto permite detectar cambios en la composición de los biopolímeros que serían difíciles de ver con métodos convencionales, desvelando así una capacidad polimérica que normalmente pasa desapercibida.
“El trabajo ofrece una metodología adaptable, en versión automatizada o manual, que otros laboratorios pueden aplicar sobre sus propias bacterias de interés para acelerar el descubrimiento e identificación de nuevos biopolímeros”, resume Pérez Mendoza.
Aplicaciones futuras
Según los investigadores, el impacto del trabajo trasciende lo meramente industrial y puede abrir nuevas líneas de investigación en microbiología, salud y agricultura sostenible, ya que, además de su vertiente biotecnológica, “cada nuevo biopolímero tiene un significado ecológico y funcional para la bacteria que lo produce, puesto que muchos de ellos son cruciales para la formación de biofilms y para interacciones, tanto beneficiosas como patogénicas, con plantas y animales”, en palabras de Pérez Mendoza.
