Reconstrucción de rutas anabólicas de biosurfactantes mediante análisis metagenómicos de consorcios bacterianos aislado de suelos región Loreto 2022

Abstract

Soil contamination by polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) is a major environmental concern in the Loreto region of Peru. Microbial biotechnology offers a promising alternative for the bioremediation of these contaminated soils. This study investigates the ability of bacterial consortia isolated from soil samples to produce biosurfactants, compounds with emulsifying and dispersing properties that can facilitate soil bioremediation. The primary objective was to reconstruct the anabolic pathways of biosurfactants in bacterial consortia isolated from soils of the upper Itaya river basin in the Loreto region through metagenomic analysis. The methodology involved collecting soil samples from three zones (Valley, Intermediate, and Peak), isolating and culturing bacterial consortia, quantifying biosurfactant production using the Bradford method, and evaluating the emulsification index (IE24%). Additionally, metagenomic analysis was performed using high-throughput sequencing and bioinformatics techniques. Results demonstrated that the bacterial consortia grew favorably in the presence of PAHs, reaching maximum optical density between days 4 and 8. The greatest emulsifying activity on PAHs was recorded on day 5 in the Peak zone (15.31%). Metagenomic assembly and functional annotation identified key metabolic pathways for biosurfactant biosynthesis, highlighting genes such as AlgC, RhlA, RhlB, and RhlC. In conclusion, the isolated bacterial consortia exhibited high biotechnological and environmental potential for biosurfactant production and bioremediation of contaminated soils. The successful reconstruction of biosurfactant anabolic pathways demonstrates the significant capacity of these consortia for environmental remediation applications.

La contaminación de suelos por hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) es un problema ambiental importante en la región Loreto y el Perú. La biotecnología microbiana ofrece una alternativa prometedora para la biorremediación de estos suelos. En este estudio, abarca la capacidad de los consorcios bacterianos aislados de suelos para producir biosurfactantes, compuestos con propiedades emulsificantes y dispersantes que pueden facilitar la biorremediación de suelos contaminados. El objetivo de este estudio fue reconstruir las rutas anabólicas de biosurfactantes en consorcios bacterianos aislados de suelos de la cuenca alta del río Itaya, en la región Loreto, Perú, mediante análisis metagenómicos. La metodología incluyó la recolección de muestras de suelo de tres zonas (Valle, Intermedio y Cima), aislamiento y cultivo, para la cuantificación de la producción de biosurfactantes se utilizó el método de Bradford y la evaluación del índice de emulsificación (IE24%), además del análisis metagenómico mediante secuenciación masiva y técnicas bioinformáticas. Los resultados mostraron que los consorcios bacterianos crecieron favorablemente en presencia de HAPs, alcanzando su máxima densidad óptica entre los días 4 y 8. La mayor actividad emulsificante sobre HAP se observó en el quinto día en la zona Cima (15,31%). Se logró ensamblar y anotar funcionalmente el metagenoma, identificando vías metabólicas clave para la biosíntesis de biosurfactantes, destacando genes como AlgC, RhlA, RhlB y RhlC. En conclusión, se determinó que los consorcios bacterianos aislados tienen un alto potencial biotecnológico y ambiental para la producción de biosurfactantes y la biorremediación de suelos contaminados, siendo posible reconstruir exitosamente las rutas anabólicas de biosurfactantes, demostrando alta capacidad de estos consorcios.