Polyhydroxyalkanoate biosynthesis by oxalotrophic bacteria from high Andean soil

Biosíntesis de polihidroxialcanoato por bacterias oxalotróficas de suelos altoandinos

El oxalato es un anión ácido orgánico altamente oxidado utilizado como fuente de carbono y energía por las bacterias oxalotróficas. Las plantas oxalógenas convierten el CO₂ atmosférico en ácido oxálico y sales oxálicas. La formación de sales de oxalato actúa como un sumidero de carbono en los ecosistemas terrestres a través de la vía del oxalato-carbonato (OCP). Las bacterias oxalotróficas podrían estar implicadas en otros procesos de almacenamiento de carbono, como la síntesis de polihidroxialcanoatos (PHA). Más recientemente, se ha informado de una variedad de bacterias de la región andina de Colombia en Nariño por su capacidad de producir PHA. Estas especies pueden degradar el oxalato y participar en la vía del oxalato-carbonato. El objetivo de este estudio fue aislar y caracterizar bacterias oxalotróficas con capacidad de acumular biopolímeros de PHA. Se recolectaron plantas del género Oxalis y se aislaron bacterias del suelo adheridas a las raíces. Las cepas bacterianas aisladas se caracterizaron mediante métodos bioquímicos y de biología molecular. Se cuantificó el consumo de oxalato en el cultivo y se monitorizó la producción de PHA en la fermentación por lotes. La composición polimérica se caracterizó mediante cromatografía de gases. Finalmente, se propone una vía biosintética basada en nuestros hallazgos y en los de fuentes publicadas. Se encontró que las cepas de Bacillus spp. y Serratia sp. metabolizan el oxalato de calcio y sintetizan PHA.

INTRODUCCIÓN

En las plantas, el desequilibrio del ciclo del carbono terrestre (exceso de CO₂) provoca alteraciones biológicas como el aumento de la biomasa y la mayor producción de ácidos carboxílicos. Estos ácidos carboxílicos son secretados a través de las raíces, como sistema de desintoxicación, al suelo [1-4]. El ácido oxálico y su sal de calcio, que contienen iones dicarboxilato, están ampliamente distribuidos en animales, plantas y hongos y otros microorganismos [5]. La acumulación de oxalato de calcio se ha reportado en más de 215 familias de angiospermas y gimnospermas, y ocurre en aproximadamente 1 000 géneros [6], incluyendo la familia Oxalidaceae [6-11].

La vía del oxalato-carbonato (OCP) es un proceso biogeoquímico natural para atrapar el carbono atmosférico e incluye interacciones entre plantas y microorganismos [12].