Biosíntesis de aminas biógenas en bacterias del ácido láctico: regulación genética e implicaciones fisiológicas y tecnológicas

Abstract

Las bacterias del ácido láctico (BAL) son un grupo diverso de bacterias Gram positivas con gran importancia tecnológica, ya que lagunas especies son ampliamente utilizadas como cultivos iniciadores y adjuntos o secundarios en alimentos y bebidas fermentados (Corrieu & Luquet, 2008). De hecho, las BAL tienen el estatus GRAS (Generally Recognised AsSafe) por la FDA (Foof and Drug Administration) americana. Sin embargo, algunas cepas pueden dar lugar a la biosíntesis de compuestos tóxicos, como las aminas biógenas (AB). Las AB son bases nitrogenadas de bajo peso molecular con importantes actividades biológicas. Su presencia y acumulación en alimentos se debe principalmente a la presencia de bacterias con actividades aminoacil-descarboxilasa, capaces de sintetizar AB a partir de su aminoácido correspondiente. El consumo de alimentos con elevadas concentraciones de AB puede tener consecuencias adversas para la salud (Ladero et al, 2010). Dada la importancia que este grupo bacteriano tiene en la industria alimentaria, es importante trabajar en la identificación de cepas productoras de AB, así como en el estudio de los aspectos fisiológicos, bioquímicos y genéticos relacionados con la biosíntesis de estos compuestos tóxicos. En este contexto, sea bordó el estudio de la biosíntesis de histamina, tiramina y putrescina, las AB que más frecuentemente y en mayores concentraciones aparecen en los alimentos fermentados (Linares et al, 2012). Debido a la importancia que la especie Streptococcus thermophilus tiene como cultivo iniciador, se planteó estudiar si alguna cepa era capaz de producir histamina. Con este objetivo, se analizó la colección de la empresa Christian-Hansen, líder mundial en la fabricación de fermentos, encontrándose únicamente dos cepas capaces de producir histamina mediante descarboxilación de la histidina. La capacidad de la especie S. thermophilus de producir histamina, es por lo tanto altamente dependiente de la cepa. Éste es el primer trabajo en el que se describen cepas de S. thermophilus capaces producir histamina. Además, se llevaron a cabo estudios de caracterización genética de la biosíntesis de histamina en S. thermophilus, llevándose a cabo un análisis de la secuencia y organización del cluster hdc de S. thermophilus CHCC1524, así como su análisis transcripcional. Del mismo modo se llevaron a cabo diferentes experimentos para profundizar en el estudio de los factores que afectan a la síntesis de histamina en S. thermophilus, como la fase de crecimiento, la fuente de carbono, la concentración de histidina, el pH del medio o las condiciones tecnológicas de temperatura. Para el estudio de la biosíntesis de tiramina y putrescina se tomó como modelo Enterococcus faecalis V583, ya que produce ambas AB y la secuencia de su genoma estaba disponible en las bases de datos. Se llevó a cabo la construcción de tres cepas mutantes, una en la que se delecionaron los genes responsable de la síntesis de la tiramina, otra en la que se delecionaron los genes responsable de la síntesis de putrescina y otra en la que se delecionaron ambos grupos de genes, comprobándose que la capacidad de biosíntesis de estas aminas les aporta una ventaja en el crecimiento. Para estudiar el papel fisiológico de la síntesis de estas AB se estudió el comportamiento de estos mutantes en diferentes condiciones como la presencia de los sustratos, el pH del medio y la fuente de carbono, comprobándose que factores asociados al proceso de fermentación, como la proteolísis o la bajada del pH, inducen la expresión de los genes responsables de la biosíntesis de estas AB, mientras que las bajas temperaturas contribuyen a disminuir su acumulación en el producto final. Estos trabajos contribuyen a aumentar el conocimiento de los distintos factores implicados en la biosíntesis de AB, lo que permitirá el diseño racional de medidas tendentes a evitar o reducir su acumulación en los alimentos.