Alteración en el metabolismo de Aspergillus niger expuesto a una corriente eléctrica, durante la degradación de hexadecano Público Deposited

Debido a los problemas de contaminación con hidrocarburos, se ha promovido una gran variedad de ofertas de tecnologías biológicas de todo tipo, entre las cuales se encuentra el tratamiento bio-electroquímico, que es una combinación de dos tecnologías: l a biorremediación y la electrocinética. La biorremediación se ocupa de la utilización de sistemas biológicos, tales como microorganismos, mientras que la electrocinética se basa en el paso de una corriente eléctrica a través de electrodos enterrados estratégicamente en el suelo. El tratamiento bio-electroquímico ha sido diseñado para determinar el comportamiento de los microorganismos (bacterias y levaduras) que han sido expuestos al campo eléctrico con el objetivo de analizar la pérdida de viabilidad, movilidad, modificaciones a nivel de membrana y los cambios resultantes en el metabolismo microbiano; sin embargo, poco se conoce sobre el efecto de la corriente eléctrica en los hongos filamentosos. En este estudio se evaluaron las alteraciones en el metabolismo de Aspergillus niger frente a una corriente eléctrica controlada y la relación con el catabolismo del hexadecano (HXD), en un sistema modelo. El estudio se realizó en una celda electroquímica cilíndrica de acrílico, con dos compartimentos a los costados para contener las soluciones electrolíticas (0.1M KH2PO4) y los electrodos. En las celdas se adicionó agrolita tamizada (1.19 - 1.68 mm de diámetro) como soporte inerte, medio mineral y HXD (180 mg g-1); la humedad se mantuvo en ∼75 %, ajustando el pH inicial a 5 y 30°C. La corriente se aplicó a través de electrodos de titanio recubiertos con óxido de rutenio, colocados a los costados de la celda, 4.5 días después de iniciar el cultivo, se aplicó una corriente de 0.42 mA cm-2 durante 24 h, después de retirar la corriente eléctrica, el cultivo continuó por 6.5 días más. Los efectos de la corriente eléctrica se evaluaron a través de la degradación de HXD, la producción de CO2, el consumo de O2 y el contenido total de ATP. La cuantificación del malondialdehído (MDA) y las imágenes obtenidas por microscopía se emplearon como un indicador del las modificaciones en la membrana. Al final de 12 días de cultivo, el crecimiento de A. niger disminuyó significativamente respecto al control (sin corriente eléctrica). A pesar del bajo crecimiento en los experimentos con corriente eléctrica, la degradación de HXD fue de 96 ± 1.4% en sólo 8 días; mientras que, en los experimentos control fue de 81 ± 1.2% después de 12 días de cultivo, observando un estímulo en la degradación de HXD en presencia de la corriente. Por otro lado, la producción de MDA al final del cultivo fue 8 veces mayor en presencia de la corriente en contraste al control. Estos resultados, junto con los severos cambios morfológicos observados demuestran que la corriente eléctrica provoca alteraciones en las membranas celulares. Por otro lado, al analizar los balances de carbono sin corriente eléctrica, al final del cultivo (12 días) se observó un claro metabolismo anabólico, ya que el 76 ± 0.09 % del carbono proveniente del HXD fue utilizado para la producción de biomasa y sólo un 25 ± 0.04 % para la producción de CO2. Esta tendencia fue invertida en presencia de la corriente eléctrica al favorecerse un metabolismo catabólico (13 ± 0.01 % producción de biomasa y 74 ± 0.14 % producción de CO2). Así mismo, el contenido total de ATP fue estimulado durante la aplicación de la corriente eléctrica, fortaleciendo la idea de que la corriente eléctrica modifica tanto el metabolismo de A. niger, como las propiedades de las membranas. Finalmente es necesario señalar, que los resultados descritos en este trabajo contribuyen al conocimiento de los efectos de la corriente, en la fase de crecimiento micelial de A. niger, abriendo la posibilidad de manipular el metabolismo mediante el uso de una corriente eléctrica controlada de baja intensidad, por periodos cortos de tiempo. Nuestros resultados pueden ser atractivos para la biorremediación de suelos, al disminuir los tiempos de degradación de moléculas orgánicas. Esta es la perspectiva que deja abierta la investigación desarrollada en este trabajo.

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  • 2011
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Última modificación: 09/30/2022
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