Actinomicetos: Aplicaciones biotecnológicas

Escrito por Miguel Avalos-Viveros y Martha Estrella García-Pérez

Los actinomicetos (Actinobacteria) son bacterias Gram positivas que se encuentran principalmente en el suelo, cerca de las raíces de las plantas (rizósfera), aunque también han sido aislados de ambientes marinos. Estos microorganismos desde hace varios años han despertado el interés de los científicos debido a que pueden producir una gran cantidad de sustancias químicas llamadas metabolitos secundarios, muchos de los cuales han sido aislados y han demostrado tener actividades farmacológicas para tratar enfermedades, aunque también poseen aplicaciones en la producción de alimentos y en la agricultura. Entre los géneros más representativos tenemos a Streptomyces, Actinomyces, Nocardioides, Terrabacter, Streptosporagium, Actinoplanes, Planobispora, Geodermatophilus, Microtetraspora, Planobispora, Planomonospora, Spirillospora, Actinosynnema, Nocardipsis, Thermoactinomyces, entre muchos más.

Los actinomicetos fueron inicialmente descritos como hongos debido a que presentan un crecimiento de vida libre en el suelo, formando finos filamentos como estructuras tipo micelio que se fragmentan al crecer y producen esporas (conidias desnudas) en la mayoría de los géneros del suelo, excepto Actinomyces. Además, algunas especies forman pequeñas colonias de varios colores. Por sus características, son considerados bacterias «superiores» y forman parte del reino Eubacteria.

Hay especies de actinomicetos patógenos, como Nocardia asteroides, N. brasiliensis, Streptomyces somaliensis, Actinomyces israelí. De hecho, N. asteroides es la especie que causa infección humana con mayor frecuencia en nuestro medio. Sin embargo, este artículo lo hemos dedicado a resaltar las aplicaciones biotecnológicas de este grupo de bacterias.

 

Actinomicetos y metabolitos secundarios

¿Alguna vez has percibido el olor característico que se produce al caer la lluvia sobre el suelo seco? ¿Sabes por qué se produce este aroma? Si tu respuesta fue negativa, te explicamos este fenómeno.

El aroma de «tierra mojada» es debido a metabolitos producidos por un conjunto de actinomicetos del suelo que, al caer la lluvia, liberan una sustancia química llamada geosmina, un metabolito secundario del grupo de los sesquiterpenoides producido principalmente por Streptomyces coelicolor, responsable de este característico olor.

Los metabolitos secundarios son sustancias químicas producidas por los diversos organismos como las bacterias, hongos y plantas, necesarios para favorecer su supervivencia, permitiéndoles adaptarse al entorno en que se encuentran. Así como la geosmina, diversas especies de actinomicetos producen una gran variabilidad de metabolitos secundarios, muchos de los cuales tienen diversas aplicaciones biotecnológicas, en la medicina, la industria alimentaria y la agricultura. A continuación te presentamos ejemplos.

 

Su importancia en la medicina

Aunque el primer antibiótico fue descubierto en el año de 1928 por Alexander Fleming, al aislar la penicilina del hongo Penicillium notatum, años más tarde, Selman Waksman y Albert Schatz aislaron la estreptomicina, pero esta vez del actinomiceto Streptomyces griseus. A partir de entonces, se ha obtenido un gran número de antibióticos de los actinomicetos, en particular del género Streptomyces, como la cefoxitina, la tetraciclina, la anfotericina B, la eritromicina, la vancomicina, la lincomicina, el cloranfenicol y las rifamicinas. Además, se han aislado otros metabolitos con aplicación médica como la doxorrubicina, la actinomicina D, el tacrolimus y el sirolimus. Sabemos que con estos antibióticos se ha avanzado grandemente en la medicina para combatir muchas enfermedades infecciosas causadas por bacterias como la tuberculosis, entre otras.

Algunos de estos metabolitos son aplicados en la medicina veterinaria, un ejemplo de ello son las avermectinas, las cuales fueron aisladas de la bacteria Streptomyces avermitilis, que se utilizan para el tratamiento de la coccidiosis aviar, una enfermedad causada por un parásito llamado Eimeria.

Actualmente, los científicos continúan investigando la actividad de varios metabolitos secundarios producidos por los actinomicetos para desarrollar nuevos medicamentos para el tratamiento de enfermedades infecciosas, causadas no solo por bacterias, sino también por hongos, parásitos e incluso virus, así como para el tratamiento de otras enfermedades como el cáncer.

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Importancia en la producción de alimentos

Los actinomicetos también tienen la capacidad de producir enzimas como amilasas, lactasas, proteasas, pectinasas, entre otras, las cuales son utilizadas con diversas aplicaciones en la producción de alimentos. Te describimos algunas como ejemplos:

 

Amilasas. Degradan las moléculas del almidón para formar unidades de glucosa, suelen ser aisladas de especies del género Streptomyces y son usadas para obtener jarabes ricos en fructosa que se emplean para la fabricación de bebidas azucaradas, cerveza, licor, helados, en la panadería y en la producción de cereales.

 

Lactasas. Degradan las moléculas de la lactosa en unidades de glucosa y galactosa, son utilizadas para la producción de productos lácteos como dulces de leche, yogur, leche condensada y helados.

 

Proteasas. Degradan a las proteínas por lo que se usan en el ablandamiento de la carne, en la producción de cerveza, en la fabricación de queso y en la panadería.

 

Pectinasas. Degradan la pectina de las frutas, por lo que se utilizan para inducir su maduración, extraer la pulpa y para la clarificación de jugos. Ayudan a aumentar la viscosidad, el olor y los antioxidantes de las bebidas frutales y además son utilizadas en el tratamiento del mosto para la elaboración de vinos.

Otras enzimas aisladas de los actinomicetos que también presentan aplicaciones importantes son las lipasas, celulasas, quitinasas, xilanasas, entre otras. Asimismo, algunas de estas enzimas son utilizadas en el campo de la medicina, en la industria textil, para la producción de papel y detergentes.

 

Importancia en la agricultura y el ambiente

Algunos de los metabolitos secundarios producidos por los actinomicetos presentan también aplicaciones en la agricultura, debido a que a partir de ellos se pueden obtener compuestos con actividad herbicida. Algunas especies pueden participar en el control de fitopatógenos, de nemátodos y como promotores del crecimiento vegetal. Ejemplos de estos son Streptomyces griseus (fungicida), Tsukamurella paurometabola (nematicida) y Frankia spp. que fijan nitrógeno en el sistema radical de las plantas.

Finalmente, algunos actinomicetos son utilizados en procesos de biorremediación, con el propósito de recuperar ambientes contaminados por sustancias químicas tóxicas como residuos industriales o derrames de petróleo.

Como puedes ver, los actinomicetos son un grupo de bacterias con un amplio uso biotecnológico en diferentes campos como en el ambiente, la medicina, la elaboración de alimentos y en la agricultura.

Para Saber Más: 

Evangelista-Martínez Z. y Moreno-Enríquez A. (2014). «Metabolitos secundarios de importancia farmacéutica producidos por actinomicetos». BioTecnología, 11(3):37-50.

file:///C:/Users/Angel/Downloads/Metabolitos_actinomicetos2007.pdf

 

Jakubiec-Krzesniak K., Rajnisz-Mateusiak A., Guspiel A., Ziemska J., y Solecka J. (2018). «Secondary Metabolites of Actinomycetes and their Antibacterial, Antifungal and Antiviral Properties». Polish Journal of Microbiology, 67(3): 259-272.

https://doi.org/10.21307/pjm-2018-048.

 

Reyes-Tena A., Rincón-Enríquez G., Evangelista-Martínez Z., Quiñones-Aguilar E. y López-Pérez. (2015). «Lucha entre microbios: una herramienta para el control de enfermedades de plantas». Revista Digital Universitaria, 16(11):s/p.

http://www.revista.unam.mx/vol.16/num11/art92/

 

Miguel Avalos-Viveros. Estudiante del Programa Institucional de Maestría en Ciencias Biológicas del Área Temática de Biotecnología Alimentaria, Facultad de Químico Farmacobiología, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

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Martha Estrella García-Pérez. Profesor e Investigador del Instituto de Investigaciones Químico Biológicas de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

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