Know-how en Ecología microbiana molecular
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EJECUTIVO

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OTRI – Área de Relaciones con la Empresa
Universidad de Alicante
Tel.: +34 96 590 99 59
Email: areaempresas@ua.es
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RESUMEN

El grupo de investigación Ecología microbiana molecular se dedica a la caracterización de dos tipos de comunidades microbianas: las que viven en ambientes extremos hipersalinos y las asociadas en simbiosis con invertebrados marinos. Para ello utiliza tanto técnicas convencionales de cultivo, como técnicas de caracterización génica mucho más fiables, tales como: PCR, secuenciación, hibridación in situ, DGGE, metagenómica, PFGE, etc.

Su experiencia y habilidad en el manejo de estas técnicas permite llevar a cabo interesantes aplicaciones en clínica (sondas para el diagnóstico molecular, epidemiología molecular), industria biotecnológica, industria alimentaria, identificación de contaminación en alimentos, agua, industria, etc.

DESCRIPCIÓN TÉCNICA

El grupo de investigación Ecología microbiana molecular se dedica fundamentalmente al estudio de las comunidades procariotas de ambientes hipersalinos y a la caracterización de comunidades microbianas asociadas en simbiosis con invertebrados marinos.

Entre las principales líneas de investigación que el grupo tiene en marcha, destacan:


1. Estudio del genoma de Salinibacter ruber.

Salinibacter ruber es una bacteria halófila extrema que comparte su hábitat con halófilos extremos del dominio Archaea. Hasta hace pocos años, se pensaba que sólo las ¿arqueas¿ eran ecológicamente relevantes en este tipo de ambientes, sin embargo, fue Salinibacter ruber (descubierta por el grupo) el primer microorganismo del dominio Bacteria de demostrada importancia ecológica. Presenta un gran parecido fenotípico con las arqueas halófilas extremas, por lo que se pensó que podría ser un buen sistema para el estudio de la transferencia horizontal de genes entre los dos dominios procarióticos.

Con la financiación del Genoscope francés, se ha secuenciado el genoma de una cepa de Salinibacter ruber aislada de unas salinas de Mallorca.

Actualmente se está desarrollando el proceso de análisis y comparación del genoma con el de otros microorganismos cercanos.


2. Estudio de la diversidad de ambientes hipersalinos y control de las poblaciones procariotas.

Se aplican técnicas moleculares avanzadas para caracterizar tanto salinas del Mediterráneo español, como de otras localizaciones (Turquía, Túnez, Argentina, Perú, etc.).

Por otro lado, se están buscando sustancias con actividad antimicrobiana en microorganismos halófilos extremos. Además, se está estudiando la implicación de estos compuestos como factores en el control de las poblaciones procariotas.


3. Estudio de metagenómica de las salinas: procariotas y fagos.

Se han construido varias metagenotecas medioambientales de distintos ambientes hipersalinos. En la actualidad se están estudiando dos tipos de metagenotecas: las de procariotas y las de virus. El estudio de la primera está encaminado a detectar la diversidad de Salinibacter ruber no cultivable. La metagenoteca de fagos se construyó con el fin de conocer qué virus están actuando en los ambientes naturales, ya que hasta la fecha todos los halofagos aislados infectan halófilos de poca relevancia ecológica. El estudio del metagenoma vírico se está llevando a cabo a dos niveles: secuenciación y anotación de los genomas clonados directamente a partir de las muestras medioambientales, y estudios de expresión mediante microarrays de los genes víricos en distintas condiciones medioambientales.


4. Diversidad intraespecífica de Salinibacter ruber.

Utilizando distintas técnicas de caracterización, se ha construido una colección de aislados de Salinibacter ruber de varias partes del mundo con la que se trabaja habitualmente. Se obtiene así información acerca del grado de microdiversidad de esta especie y de su significado ecológico.


5. Caracterización de la microbiota asociada a invertebrados marinos.

La mayoría de productos naturales con potencial terapéutico se extraen de invertebrados marinos, y muchos de éstos se asocian en simbiosis con distintos microorganismos de los dominios Bacteria y Archaea. El grupo se ha centrado en la caracterización de la comunidad bacteriana simbionte asociada a la ascidia Cystodytes dellechiajei, que presenta actividad antiproliferativa frente a distintas líneas celulares tumorales. De este estudio se concluye que la microbiota asociada podría estar cumpliendo un rol ecológico importante en el ciclo biológico del tunicado.



VENTAJAS Y ASPECTOS INNOVADORES DE LA TECNOLOGÍA

El grupo es experto en el manejo de diversas técnicas de caracterización génica, entre ellas la Electroforesis en gel de campo pulsado (PFGE: del inglés Pulsed-Field Gel Electrophoresis). Esta técnica tiene aplicación en distintos sectores, entre ellos:

· Estudios epidemiológicos: infecciones hospitalarias, intoxicaciones alimentarias, etc.

· Identificación de cepas resistentes a antibióticos.

· Control en el almacenamiento de alimentos.

· Mapa génico de grandes regiones de DNA o de cromosomas pequeños enteros (construcción de metagenotecas).

Varios son los factores que afectan a la resolución en PFGE: intervalo de cambio, voltaje, agarosa y buffer de electroforesis, temperatura, preparación de la muestra, etc.

Existen diversas modalidades de PFGE: ortogonal, campos inversos, sistemas rotatorios, campos transversales, sistema hexagonal homogéneo y campos programables.

A continuación se muestra la infraestrucutura más relevante con la que trabaja diariamente el grupo de investigación:



ESTADO ACTUAL DE LA TECNOLOGÍA

El grupo se constituyó formalmente en 1999. Fruto de estos años de experiencia, el grupo está capacitado para ejecutar con éxito cualquier proyecto de investigación relacionado con la caracterización de comunidades microbianas de ambientes extremos.

Entre los proyectos públicos desarrollados en los últimos años, destacan los siguientes:

· Análisis del genoma de Salinibacter ruber, un procariota halófilo extremo del dominio Bacteria.

· Caracterización de la microbiota asociada a invertebrados marinos productores de sustancias con potencial interés farmacológico.

· Genómica, fisiología y exploración del potencial biotecnológico de Salinibacter ruber.

· Sustancias antimicrobianas en microorganismos halófilos extremos. Estudio de diversidad biológica y geográfica.

APLICACIONES DE LA OFERTA

El grupo posee tanto la infraestructura necesaria como los conocimientos específicos para ejecutar con éxito cualquier proyecto relacionado con:

· Sector medioambiental. Caracterización de comunidades microbianas:

- Cuantificación mediante técnicas convencionales de cultivo;

- Cuantificación microbiana mediante técnicas moleculares más fiables que los cultivos convencionales: PCR, secuenciación, hibridación in situ, DGGE, metagenómica, etc.

· Técnicas de identificación y tipado de microorganismos mediante caracterización génica:

- rRNA-16S;

- Electroforesis en gel con aplicación de campos eléctricos reorientados (PFGE). Tiene aplicaciones en: clínica, industria alimentaria, otras...

· Identificación de problemas de contaminación: alimentos, industria, aguas, etc.

· Estudio de microorganismos de ambientes extremos (marinos e hipersalinos). Las técnicas para su caracterización se pueden aplicar en otros sectores.

· Virus medioambientales no patógenos: bacteriófagos.


A y B: imagen de la microbiota simbionte de la ascidia Cystodytes dellechiajei.

C: hibridación in situ fluorescente (FISH) de la bacteria halófila extrema Salinibacter ruber.

D: imagen del halo de lisis provocado por la presencia de halocinas en un cultivo de microorganismos halófilos.

E: microfotografía de halofagos de un cristalizador de las salinas de Santa Pola.

F, G y H: imagen de un estromatolito de las lagunas de Ruidera y de cianobacterias del tapete microbiano.

COLABORACIÓN BUSCADA

El grupo busca empresas/organismos para:

· Establecer proyectos de I+D+i con organismos de investigación (públicos o privados), con el objetivo de abrir nuevas líneas de investigación o implementar novedosos desarrollos tecnológicos.

· Realizar informes técnicos y asesoría científica para empresas.

· Ofrecer formación específica en el área de la caracterización de las comunidades microbianas de ambientes extremos (marinos, hipersalinos·).

· Servicios de normalización, calibración, elaboración de normas técnicas nacionales e internacionales, etc.

· Ofrecer apoyo tecnológico en aquellas técnicas que requieren una alta capacitación o instrumental sofisticado que no esté al alcance de la empresa solicitante.

· Intercambio de personal por periodos de tiempo definidos (para el aprendizaje de una técnica, etc.).

· Alquiler del equipo interno a los clientes que deseen llevar a cabo sus propios ensayos (infraestructura propia del laboratorio de Ecología microbiana molecular o de los Servicios Técnicos de Investigación de la Universidad de Alicante).

DERECHOS DE PROPIEDAD INTELECTUAL

La tecnología se encuentra protegida bajo el know-how del grupo de investigación.


PERFIL DEL GRUPO DE INVESTIGACIÓN
El grupo de investigación Ecología microbiana molecular se constituyó en 1999. Actualmente cuenta con una plantilla de diez investigadores de primera línea, lo que lo sitúa como uno de los pioneros a nivel nacional en este campo.

Algunos miembros del equipo investigador.

Además, colabora activamente con otras instituciones, tanto nacionales como internacionales: Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC-UIB), Max-Planck Institute for Marine Microbiology (Bremen), Instituto de Astrobiología (INTA) y el Centro de Investigaciones Príncipe Felipe de Valencia.

En los últimos cinco años, destacan las siguientes publicaciones:

• Aharon Oren, Francisco Rodríguez-Valera, Josefa Antón, Susana Benlloch, Ramón Rosselló-Mora, Rudolf Amann, Julie Coleman, Nick Russell. Red, Extremely Halophilic, but not Archaeal: The Physiology and Ecology of Salinibacter ruber, a Bacterium Isolated from Saltern Crystallizer Ponds. En Halophilic Microorganisms, editor: Antonio Ventosa, ISBN: 3-540-00926-4. Springer-Verlag (2004).


• Ana Cifuentes, Josefa Antón, Rutger de Wit, Francisco Rodríguez Valera. Diversity of Bacteria and Archaea in sulfate-reducing enrichment cultures inoculated from serial dilutions of Zostera noltii rhizosphere samples. Environmental Microbiology 5:754-764 (2003).

• Ramon Rosselló-Mora, Natuschka Lee, Josefa Antón, and Michael Wagner. Substrate uptake in extremely halophilic microbial communities revealed by microautoradiography and fluorescence in situ hybridization. Extremophiles 7(5): 409-413 (2003).

• Arantxa Peña, Maria Valens, Fernando Santos, Sandra Buczolits, Josefa Antón, Peter Kämpfer, Hans-Jürgen Busse, Rudolf Amann, Ramon Rosselló-Mora- Intraspecific comparative analysis of the species Salinibacter ruber. Extremophiles 9: 151-161 (2005).

• Josefa Antón, Arantxa Peña, Maria Valens, Fernando Santos, Frank- Oliver Glöckner, Margarete Bauer, Joaquín Dopazo, Javier Herrero, Ramon Rosselló-Mora and Rudolf Amann. Salinibacter ruber: genomics and biogeography. Adaptation to life in high salt concentrations in Archaea, Bacteria and Eukarya. Volume 9 de la Serie Cellular Origins, Life in Extreme Habitats and Astrobiology (COLE), editada por Joseph Seckbach. Editores del volumen Nina Gunde-Cimerman, Ana Plemenitas, and Aharon Oren. Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Holanda. pp. 257-266. ISBN 1402036329.

• Sergei P. Balashov, Eleonora S. Imasheva, Vladimir A. Boichenko, Josefa Antón, Jennifer M. Wang and Janos K. Lanyi. Xanthorhodopsin: A Proton Pump with a Light-harvesting Carotenoid Antenna. Science 309: 2061-2064.

• Lenin Maturrano, Fernando Santos, Ramon Rosselló-Mora, Josefa Antón. Microbial Diversity in Maras Salterns, a Hypersaline Environment in the Peruvian Andes. Applied and Environmental Microbiology.

• Lenin Maturrano, Maria Valens-Vadell, Ramon Rosselló-Mora, Josefa Antón. Salicola marasensis gen. nov., sp. nov. a novel extremely halophilic member of the domain Bacteria isolated from Maras solar salterns in Perú. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology.

• Maestre, F.T., Martín, N., Díez, B., López-Poma, R., Santos, F., Luque, I., Cortina, J. Watering, Fertilization, and Slurry Inoculation Promote Recovery of Biological Crust Function in Degraded Soils. 2006. Microbial Ecology.
SECTORES DE APLICACIÓN (7)
Agroalimentación y Pesca
Biodiversidad y Paisaje
Biología Molecular y Biotecnología
Contaminación e Impacto Ambiental
Estudios Marinos
Farmacia, Cosmética y Oftalmología
Medicina y Salud

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