En las últimas décadas, se ha intensificado el descubrimiento de ambientes extremos y de los organismos que los habitan, ampliando el conocimiento sobre cómo funciona la vida tanto en la Tierra como fuera de ella. Aunque los extremófilos incluyen miembros de los tres dominios de la vida, arquea, bacteria y eucariota, se ha desarrollado un gran interés hacia las bacterias que viven en ecosistemas extremos con el propósito de entender las estrategias de supervivencia únicas evolucionadas por estos organismos extremófilos y usarlas para desarrollar aplicaciones biotecnológicas. Entre las bacterias extremófilas, tienen interés especial las bacterias xerotolerantes o resistentes a la desecación, que son capaces de perder casi toda el agua al sufrir estrés hídrico, pero recuperar sus funciones normales tras la rehidratación. Esta tesis doctoral tiene como objetivo general la caracterización de la bacteria xerotolerante Exiguobacterium sp. Helios, aislada de las placas solares, descifrando los mecanismos que le confieren poliextremofilia. Para abordar este objetivo general se marcaron los siguientes objetivos parciales: 1) el estudio genético y fenotípico de la bacteria Exiguobacterium sp. Helios.; 2) el estudio de los mecanismos que confieren xerotolerancia a la bacteria Exiguobacterium sp. Helios mediante análisis morfológicos y transcriptómicos y 3) el estudio metabólico de Exiguobacterium sp. Helios. Los antecedentes de esta tesis doctoral son la bioprospección de la microbiota de un nicho extremo, los paneles solares. Esta tesis doctoral describe en detalle uno de los aislados obtenidos en ese análisis, del aislado xerotolerante Exiguobacterium sp. Helios. Esta bacteria mostró una relación cercana con la bacteria Exiguobacterium sibiricum 255-15, aislada de permafrost siberiano. La comparación de los genomas de Exiguobacterium sp. Helios y E. sibiricum 255-15 reveló varias similitudes y diferencias interesantes. Ambas cepas contienen un conjunto de genes relacionados con la transformación por competencia, sugiriendo que podrían tener competencia natural, y un conjunto incompleto de genes relacionados con la esporulación; es más, estas cepas no producen esporas, sugiriendo que estos genes podrían estar relacionados con la xerotolerancia. La xerotolerancia no había sido descrita previamente como una característica del género Exiguobacterium, pero Helios mostró una resistencia comparable a la descrita en la cepa modelo de xerotolerancia Deinococcus radiodurans. La resistencia a la desecación o xerotolerancia de células en su forma vegetativa (no esporulada) es un tema de gran interés en agricultura o en la industria alimentaria, y que sigue suscitando preguntas acerca de qué mecanismos están implicados en esta tolerancia. Además, en esta tesis se han explorado diversos protocolos de transformación genética, consiguiendo transformantes que expresan proteína fluorescente, siendo esta la primera vez que una bacteria del género Exiguobacterium ha sido modificada genéticamente. El estudio morfológico de la forma de resistencia responsable de la poliextremofilia de Exiguobacterium sp. Helios a través de diferentes técnicas de microscopía y el análisis de sus capacidades mecánicas empleando microscopía atómica de fuerza permitió la descripción en detalle de los cambios significativos observados en la morfología celular después de la desecación, que sugieren que la superficie de la estructura celular juega un papel importante en la xerotolerancia. Por último, se trató de desengranar los mecanismos de resistencia a desecación y los cambios en la expresión genética que debe sufrir la célula para adquirir la morfología resistente empleando tecnologías ómicas como el estudio del transcriptoma.

La investigación ha sido financiada por la beca de Formación del Personal Investigador del Programa Estatal de Promoción del Talento y su Empleabilidad en I+D+i (PRE2019-087933), y por los proyectos BIO2015-66960-C3-1-R, BIO2016-79736-R y 0PID2019-110612RB-I0 del Ministerio de Economía y Competitividad de España, RTI2018-095584-B-C41-42-43-44 del Ministerio de Ciencia e Innovación de España, y por la beca CSICI 015. 2017 2 0

Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Químicas.-- leída el 08-04-2024.-- 341 pag.--Programa de Doctorado en Bioquímica, Biología Molecular y Biomedicina.--Tribunal: De la Mata Riesco, Mª Isabel (presidente); Maestro García-Donas, Beatriz (Secretaria); Rodríguez Olivera, Elías (vocal); Durante Rodríguez, Gonzalo (vocal); Nogales Enrique, Juan (vocal)

Peer reviewed