Análisis de los mecanismos moleculares de la oxidación de Mn(II) en pseudomonas resinovorans para potenciar la biorremediación de metales

Abstract

La presencia de manganeso (Mn) en aguas subterráneas representa un problema significativo para la calidad del agua potable en Argentina, debido a los efectos nocivos en la salud y el impacto en los sistemas de distribución. Este estudio se centra en la capacidad de Pseudomonas resinovorans MOB-513 para oxidar Mn (II), proceso que ocurre únicamente en condiciones de biofilm y es regulado por el segundo mensajero c-di-GMP. Se analizan los mecanismos moleculares involucrados en la formación de biofilms y en la oxidación de Mn (II), evaluando el rol de las proteínas histidina quinasa HK2948 (HK) y regulador de respuesta RR2947 (RR), así como de componentes clave del Pili Tipo IV (Tfp). Mediante ensayos de motilidad por twitching, formación de biofilms y oxidación de Mn(II) en mutantes de MOB-513, se estableció que HK y RR son esenciales para la señalización mediada por c-di-GMP que regula la transición a un modo de vida sésil. En las mutantes ΔpilC y ΔpilH, solo ΔpilH recuperó la oxidación de Mn(II) mediante la sobreexpresión de c-di-GMP, sugiriendo que tanto PilC como este mensajero son esenciales para este proceso. Además, se evaluó el operón mop7013-7014, responsable de la síntesis de proteínas hemo-peroxidasas involucradas en la oxidación de Mn (II). Los resultados indican que, aunque la cepa MOB-513-pdgc muestra un incremento en la expresión del operón, este aumento no es evidente en las cepas mutantes con niveles elevados de c-di-GMP, sugiriendo que estas cepas pueden emplear un mecanismo alternativo de oxidación. El análisis proteómico diferencial entre la cepa MOB-513 (WT) y la mutante Δhk reveló que en ausencia de HK, la cepa mutante experimenta una represión generalizada en sus rutas metabólicas, incluyendo una disminución en la biogénesis de citocromos y alteraciones en proteínas estructurales y de motilidad, como las del pili tipo IV y el flagelo. Estos cambios limitan su capacidad para formar biofilms y realizar la oxidación de Mn(II), lo que destaca el papel crucial de HK en la adaptación de P. resinovorans MOB-513 a condiciones de baja disponibilidad de nutrientes. En conclusión, los resultados de este estudio destacan la interacción crucial entre el c-di-GMP, las proteínas HK y RR, y los componentes del Tfp en la regulación de la formación de biofilms y la oxidación de Mn (II) en Pseudomonas resinovorans. HK y RR emergen como reguladores esenciales que, en conjunto con el Tfp, facilitan la adaptación metabólica de la bacteria en condiciones de baja disponibilidad de nutrientes mediante el aumento de c-di-GMP. Estos hallazgos proporcionan una base sólida para futuras investigaciones enfocadas en aprovechar estos mecanismos en aplicaciones de biorremediación.