La combinación de nano y biotecnología aporta avances al control biológico en la agricultura
1 de abril de 2024
Estrategia desarrollada en la USP permite combatir de manera sostenible la bacteria B. cereus , causante de intoxicaciones alimentarias
Agência FAPESP – Con el objetivo de reducir el uso de antibióticos en la agricultura, un grupo de investigadores de la Universidad de São Paulo (USP) trabaja en una estrategia de control biológico contra una bacteria grampositiva llamada Bacillus cereus , que puede causar intoxicación alimentaria y está muy presente en hortalizas de hoja verde y en la industria láctea.
Los resultados del proyecto, apoyado por la FAPESP, fueron publicados en la revista científica Biocatalysis and Agriculture Biotechnology .
Según Fernanda Coelho , becaria postdoctoral del Instituto de Física de São Carlos (IFSC-USP) y primera autora del artículo, el trabajo se basa en un concepto conocido como terapia de fagos, es decir, el uso de virus capaces de infectar bacterias (conocidos como bacteriófagos o simplemente fagos) para tratar infecciones en humanos, animales o plantas.
Estos fagos producen endolisina, una enzima capaz de reconocer y alterar la pared celular de las bacterias. En el estudio se utilizó una endolisina específica, producida mediante biotecnología, asociada a nanopartículas de plata, que también tienen efecto antimicrobiano. Este sistema mostró actividad frente a cepas de Bacillus cereus , algo que se comprobó tanto mediante ensayos in vitro como mediante imágenes de microscopía electrónica de transmisión y barrido.
La investigación de Coelho es supervisada por Valtencir Zucolotto , coordinador del Grupo de Nanomedicina y Nanotoxicología del IFSC.
Entendiendo el concepto
Las endolisinas de fagos tienen una estructura modular compuesta de dominios enzimáticamente activos (EAD) y un dominio de unión a la pared celular (CWBD). CWBD reconoce y administra endolisina a moléculas de ligando específicas asociadas a la pared celular con alta especificidad, mientras que los EAD proporcionan la actividad enzimática real, que escinde la estructura del peptidoglicano, un polímero de la pared celular bacteriana que proporciona rigidez y forma a las células.
“Al trabajar con endolisinas, hemos desarrollado un sistema altamente específico para combatir bacterias específicas. En este estudio, la asociación con nanopartículas de plata amplifica la eficacia del complejo. De esta manera, pudimos proponer un sistema de control biológico que representa una alternativa viable, eficiente y ambientalmente más adecuada a los antibióticos utilizados actualmente. Este enfoque es de particular importancia para promover la agricultura sostenible”, destaca el investigador.
La terapia con fagos ya se utiliza ampliamente en Estados Unidos y Europa, tanto en la atención sanitaria como en la agricultura. Según el postdoctoral, existen varios estudios que demuestran que existen virus que son altamente selectivos para bacterias específicas, precisamente por esta proteína llamada endolisina. “El virus utiliza esta enzima para entrar en la bacteria, suavizando la pared celular bacteriana y provocando su muerte”, dice Coelho.
Según el investigador, el proyecto consistió en expresar una proteína recombinante en sistemas bacterianos que luego eran purificados. “Paralelamente ya trabajaba en la síntesis de nanopartículas de plata. Luego de obtener la proteína purificada, se combinó con nanopartículas de plata, creando un compuesto bioactivo. Los análisis de microscopía demostraron que el compuesto producido fue eficiente para provocar la rotura de la pared celular, provocando la eliminación de Bacillus cereus ”, comenta.
Con la solicitud de patente ya presentada, Coelho y su equipo creen que se trata de un sistema que puede utilizarse en agricultura, mediante un proceso de pulverización de vegetales, o añadido a muestras de leche durante el proceso de pasteurización, con el objetivo de reducir la contaminación por B. .cereus .
“El trabajo muestra la importancia de esta área de interfaz entre nanotecnología y biotecnología, que ya trae y seguramente traerá avances aún más importantes para las áreas médica y agroindustrial”, destaca Zucolotto.
El artículo Explorando el potencial agrícola de los bioconjugados de endolisina AgNPs/PlyB221 como agentes de biocontrol mejorados se puede leer en: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1878818124000239 .
*Con información de IFSC . AG FAPESP