Secuencian el genoma de una bacteria modelo para la fijación de nitrógeno
Científicos de ocho países, entre ellos investigadores del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas, CBGP (UPM-INIA), secuencian el genoma de la bacteria del suelo Azotobacter vinelandii, que servirá de modelo de estudio para la investigación de fijación de nitrógeno y otros procesos bioquímicos.
Científicos de ocho países, entre ellos investigadores del Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas, CBGP (UPM-INIA), secuencian el genoma de la bacteria del suelo Azotobacter vinelandii, que servirá de modelo de estudio para la investigación de fijación de nitrógeno y otros procesos bioquímicos.
Este consorcio internacional de investigadores ha completado la secuencia del genoma de Azotobacter vinelandii, una bacteria versátil que vive en el suelo y que está considerada como un organismo modelo para los estudios de fijación de nitrógeno, un proceso fundamental para la biosfera y de gran importancia aplicada en Agricultura, donde se hoy en día se le considera clave para la solución de la crisis alimentaria y energética.
El estudio, publicado en el número de julio de la revista Journal of Bacteriology, aporta información genética que ayudará a comprender mejor la biología de este microorganismo, su implicación en el proceso de fijación de nitrógeno y sus aplicaciones en biotecnología para la producción y caracterización de proteínas sensibles al oxígeno.
La investigación se ha llevado a cabo por un consorcio internacional de científicos de Estados Unidos, Noruega, Méjico, España, Brasil, Argentina, Australia y el Reino Unido. Dos de los participantes, Juan Imperial (Universidad Politécnica de Madrid-Consejo Superior de Investigaciones Científicas) y Luis Rubio (IMDEA Energía), son científicos que desarrollan sus investigaciones en el Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (UPM-INIA).
La bacteria A. vinelandii está considerada como un organismo modelo para los estudios de fijación de nitrógeno, el proceso mediante el cual el nitrógeno atmosférico, una molécula muy estable y poco reactiva, se transforma en amonio, que puede asimilarse fácilmente por las plantas y los animales. La fijación biológica de nitrógeno la llevan a cabo exclusivamente las bacterias diazotróficas, que juegan un papel fundamental en el ciclo biogeoquímico del nitrógeno y que proporcionan el único aporte biológico de nitrógeno fijado a la biosfera, tanto para compensar las pérdidas causadas por la desnitrificación como para reponer las pérdidas de nitrógeno en suelos causadas por la práctica agrícola.
Además, A. vinelandii es notable entre los diazotrofos ya que es un organismo estrictamente aeróbico que lleva a cabo una reacción estrictamente anaeróbica y sensible a oxígeno. Los investigadores españoles que han participado en el trabajo se muestran optimistas ante las nuevas perspectivas que se abren a la investigación. Según Juan Imperial, que se ha incorporado al CBGP procedente de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos de la Universidad Politécnica de Madrid, “el estudio que acaba de publicarse nos aporta información genética fundamental para la comprensión de la biología de A. vinelandii y de sus múltiples adaptaciones para la fijación biológica de nitrógeno, como las que le permiten mantener en su interior un ambiente anaeróbico compatible con la estabilidad y actividad del enzima responsable del proceso, la nitrogenasa, mientras depende de la existencia de elevados niveles de oxígeno para generar energía, o la existencia de tres sistemas nitrogenasa que utilizan distintos metales en su centro activo”.
Este trabajo también ha puesto de manifiesto la existencia de un gran número de procesos anaeróbicos que puede soportar A. vinelandii. Para Luis Rubio, investigador del IMDEA-Energía que desarrolla su investigación en el CBGP, esta abundancia de sistemas anaeróbicos “resulta sorprendente, y difícilmente habría podido ser descubierta sin la secuencia del genoma”. Estos resultados, según Rubio, “abren un nuevo abanico de aplicaciones de A. vinelandii en biotecnología, especialmente como “factoría” para la producción de proteínas sensibles a la presencia de oxígeno”.
El Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP) es una iniciativa conjunta de la Universidad Politécnica de Madrid y del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria. Situado en el Parque Científico y Tecnológico de la UPM (sede de Montegancedo), está dedicado a la investigación avanzada para mejorar el conocimiento de las plantas y sus microorganismos asociados. Los investigadores del CBGP trabajan con la doble finalidad de contribuir al desarrollo sostenible de los sectores agrícola, forestal y medioambiental a través de la Bio-Economía Basada en el Conocimiento (KBBE) y aumentar la competitividad de la investigación y producción en estas áreas. Entre sus objetivos se encuentran la generación de conocimiento en genómica y biotecnología de las plantas y de los organismos que interaccionan con ellas; el desarrollo de nuevas tecnologías e instrumentos de análisis funcional, nuevos productos y procesos de interés para los sectores productivos y la transmisión de la información y el desarrollo de programas educativos para científicos y técnicos.
Este consorcio internacional de investigadores ha completado la secuencia del genoma de Azotobacter vinelandii, una bacteria versátil que vive en el suelo y que está considerada como un organismo modelo para los estudios de fijación de nitrógeno, un proceso fundamental para la biosfera y de gran importancia aplicada en Agricultura, donde se hoy en día se le considera clave para la solución de la crisis alimentaria y energética.
El estudio, publicado en el número de julio de la revista Journal of Bacteriology, aporta información genética que ayudará a comprender mejor la biología de este microorganismo, su implicación en el proceso de fijación de nitrógeno y sus aplicaciones en biotecnología para la producción y caracterización de proteínas sensibles al oxígeno.
La investigación se ha llevado a cabo por un consorcio internacional de científicos de Estados Unidos, Noruega, Méjico, España, Brasil, Argentina, Australia y el Reino Unido. Dos de los participantes, Juan Imperial (Universidad Politécnica de Madrid-Consejo Superior de Investigaciones Científicas) y Luis Rubio (IMDEA Energía), son científicos que desarrollan sus investigaciones en el Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (UPM-INIA).
La bacteria A. vinelandii está considerada como un organismo modelo para los estudios de fijación de nitrógeno, el proceso mediante el cual el nitrógeno atmosférico, una molécula muy estable y poco reactiva, se transforma en amonio, que puede asimilarse fácilmente por las plantas y los animales. La fijación biológica de nitrógeno la llevan a cabo exclusivamente las bacterias diazotróficas, que juegan un papel fundamental en el ciclo biogeoquímico del nitrógeno y que proporcionan el único aporte biológico de nitrógeno fijado a la biosfera, tanto para compensar las pérdidas causadas por la desnitrificación como para reponer las pérdidas de nitrógeno en suelos causadas por la práctica agrícola.
Además, A. vinelandii es notable entre los diazotrofos ya que es un organismo estrictamente aeróbico que lleva a cabo una reacción estrictamente anaeróbica y sensible a oxígeno. Los investigadores españoles que han participado en el trabajo se muestran optimistas ante las nuevas perspectivas que se abren a la investigación. Según Juan Imperial, que se ha incorporado al CBGP procedente de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos de la Universidad Politécnica de Madrid, “el estudio que acaba de publicarse nos aporta información genética fundamental para la comprensión de la biología de A. vinelandii y de sus múltiples adaptaciones para la fijación biológica de nitrógeno, como las que le permiten mantener en su interior un ambiente anaeróbico compatible con la estabilidad y actividad del enzima responsable del proceso, la nitrogenasa, mientras depende de la existencia de elevados niveles de oxígeno para generar energía, o la existencia de tres sistemas nitrogenasa que utilizan distintos metales en su centro activo”.
Este trabajo también ha puesto de manifiesto la existencia de un gran número de procesos anaeróbicos que puede soportar A. vinelandii. Para Luis Rubio, investigador del IMDEA-Energía que desarrolla su investigación en el CBGP, esta abundancia de sistemas anaeróbicos “resulta sorprendente, y difícilmente habría podido ser descubierta sin la secuencia del genoma”. Estos resultados, según Rubio, “abren un nuevo abanico de aplicaciones de A. vinelandii en biotecnología, especialmente como “factoría” para la producción de proteínas sensibles a la presencia de oxígeno”.
El Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP) es una iniciativa conjunta de la Universidad Politécnica de Madrid y del Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria. Situado en el Parque Científico y Tecnológico de la UPM (sede de Montegancedo), está dedicado a la investigación avanzada para mejorar el conocimiento de las plantas y sus microorganismos asociados. Los investigadores del CBGP trabajan con la doble finalidad de contribuir al desarrollo sostenible de los sectores agrícola, forestal y medioambiental a través de la Bio-Economía Basada en el Conocimiento (KBBE) y aumentar la competitividad de la investigación y producción en estas áreas. Entre sus objetivos se encuentran la generación de conocimiento en genómica y biotecnología de las plantas y de los organismos que interaccionan con ellas; el desarrollo de nuevas tecnologías e instrumentos de análisis funcional, nuevos productos y procesos de interés para los sectores productivos y la transmisión de la información y el desarrollo de programas educativos para científicos y técnicos.
