Aspectos moleculares del desarrollo de biofilms, la colonización de la planta y la emisión de compuestos orgánicos volátiles en bacterias rizosféricas. Molecular aspects of biofilm development, plant colonization and microbial volatile organic emission in rhizospheric bacteria.

Las bacterias que habitan la rizosfera y que poseen la capacidad de provocar un efecto positivo sobre las plantas son denominadas en su conjunto como Rizobacterias Promotoras del Crecimiento Vegetal (PGPR). Estas bacterias han desarrollado diferentes estrategias para adaptarse a diversas condiciones ambientales. La capacidad para responder a variaciones en la disponibilidad nutricional permite la persistencia de la bacteria en el suelo y mejora sus posibilidades para colonizar la planta hospedadora. En la naturaleza, a menudo las bacterias se encuentran en estructuras de comunidades de microorganismos interconectados denominados biofilms, con un estilo de vida diferente al de la vida en forma planctónica. La formación del biofilm podría representar una estrategia de supervivencia de la rizobacteria a condiciones adversas del suelo. Por Microscopía Confocal de Barrido Láser (CLSM), hemos observado que Rhizobium leguminosarum desarrolla un biofilm característico sobre una superficie abiótica. Hemos identificado algunos de los factores genéticos que influyen en su formación. El presente proyecto propone avanzar en el conocimiento de los factores ambientales y genéticos que influyen sobre la capacidad de las rizobacterias para formar biofilms y su impacto en la interacción con las plantas. A través de enfoques genéticos (mutacionales y de expresión génica) y análisis por CLSM nos proponemos acercarnos a un modelo de los factores de superficie, extracelulares y regulatorios propios de la bacteria que influyen en las propiedades de adhesión y la formación de biofilms. Por último, se intentará correlacionar la emisión de compuestos orgánicos volátiles por las bacterias rizosféricas con ciertos aspectos de la promoción del crecimiento de las plantas.

Nucleótidos ciclícos potenciales transductores en el reino vegetal; actividad de ciclasas (adenilato y guanilato) en Triticum aestivum en diversas condiciones

El objetivo de este proyecto en general es iniciar estudios de reducción nucleotídica en el reino vegetal. Específicamente, el objetivo planteado es la actividad de ciclasas (adenilato y guanilato), enzimas de síntesis de los nucleótidos cíclicos cAMP y cGMP respectivamente, en Triticum aestivum en diferentes condiciones de iluminación y presión osmótica. La presencia de nucleótidos cíclicos en el reino vegetal es aún motivo de controversias y continúa como un área no explorada ante la escasez de información experimental al respecto, razones que motivan este proyecto. El material de estudio serán segmentos de Triticum aestivum de siete días de desarrollo, de aproximadamente 6 cm., sin porción basal o apical. En extractos obtenidos a partir de este material, se estudiará la actividad de ciclasas (adenilato y guanilato) mediante la capacidad de las muestras de producir cAMP y/o cGMP, producto directo de síntesis de ciclasas. La concentración de cAMP y cGMP de las muestras será dosada por radioinmunoensayo (RIE), metodología rutinaria en este laboratorio. El diseño experimental prevé el estudio de ciclasas en esta especie vegetal en condiciones de temperatura e iluminación controladas; así como la exposición de muestras a distintas condiciones de presión osmótica obtenidas con distintas concentraciones de manitol (0, 0.2M 0.5M manitol).

Preservación de la información génica en bacterias; mecanismos y modulación molecular. Preservation of the genetic information in bacteria; mechanisms and molecular modulation.

El objetivo general del presente proyecto es contribuir a la caracterización genética y bioquímica molecular de mecanismos involucrados en el mantenimiento de la información génica, a través del estudio de sistemas fisiológicos involucrados en la prevención, reparación y tolerancia de mutaciones. Dichos sistemas se encuentran evolutivamente conservados y ampliamente distribuidos en los seres vivos. La importancia de los mismos se refleja en el hecho que su deficiencia genera en humanos, enfermedades genéticas, apoptosis y cáncer; y en especies procariotas, células denominadas "hipermutadoras". En los últimos años el estudio de la hipermutabilidad en bacterias ha cobrado gran interés ya que se le atribuye importancia en procesos infectivos y en aspectos básicos relacionados a evolución. Nuestro modelo de estudio son las bacterias Pseudomonas aeruginosa y Escherichia coli, siendo esta última especie no solo modelo de estudio sino también especie de referencia. P. aeruginosa es una bacteria ambiental gram negativa, e importante patógeno oportunista de humanos. Específicamente nos proponemos estudiar en P. aeruginosa algunos aspectos particulares del Sistema de Reparación de Bases Apareadas Incorrectamente (Mismatch Repair System, MRS), del Sistema de Prevención/Reparación de Lesiones Oxidativas generadas a través de 8-oxo-7,8-dihidroguanina (8-oxo-dG ó GO) y el papel de las ADN Polimerasas de baja fidelidad en la modulación de la tasa de mutación. Asimismo estamos interesados en estudiar en cepas de E. coli deficientes en el sistema Dam, la existencia de subpoblaciones de alta estabilidad genética debido a la eliminación de posibles mutantes por incremento de la expresión de los otros componentes del MRS. Metodológicamente la caracterización bioquímica de factores proteicos se llevará a cabo utilizando proteínas recombinantes purificadas, análisis de interacción proteína-proteína y proteína-ADN mediante electroforesis en geles y resonancia plasmónica de superficie (Biacore), mutagenésis dirigida in vitro, y estudios de complementación en cepas mutantes específicas. Aspectos fenotípicos y de regulación génica en cultivos de biofilm y células en suspensión serán estudiados mediante la construcción de cepas mutantes, fusiones transcripcionales, PCR en tiempo real, western blot y microscopia de fluorescencia confocal.

Dinámica poblacional de Streptococcus mutans en niños de edad escolar de la provincia de Córdoba. Population dynamics of Streptococcus mutans in school age children in the province of Córdoba

La caries dental es una enfermedad infecciosa, crónica y trasmisible, que se caracteriza por la desmineralización de los tejidos duros del diente, producida por la acción de los ácidos resultantes de la actividad metabólica del biofilm desarrollado sobre los dientes. Si bien, la etiología de la caries sería polimicrobiana, los estreptococos del grupo mutans son señalados como los principales protagonistas en el inicio de la lesión cariosa. En la pared celular se destacan proteínas que participan en procesos de adhesión, agregación y co-agregación, además de polisacáridos que muestran distintas especificidades antigénicas, lo que permite distinguir cuatro serotipos: c, e, f y k. Es escasa la información de las características antigénicas de las cepas circulantes de estreptococos del grupo mutans y se desconoce la relación de las mismas con la actividad de caries. En este estudio nuestros objetivos son identificar y caracterizar fenotípica y genotípicamente las cepas de estreptococos del grupo mutans circulantes en la provincia de Córdoba. La población de estudio estará constituida por escolares, urbano–marginales de la capital y del interior de la provincia. Se determinarán los serotipos de las mismas a través de de amplificaciones por PCR de tipo multiplex y luego se secuenciarán 8 genes a través de la técnica de tipado multilocus, con el fin de realizar estudios de sistemática molecular, y de estimar la estructura genética de S. mutans. Una vez que se hayan caracterizado los patrones de diversidad y distribución geográfica de S. mutans del centro de Argentina, se intentará dilucidar cómo se relacionan la diversidad genética con la experiencia de caries de los niños del estudio. Se analizarán de forma conjunta nuestros resultados con los publicados por otros autores. De esta forma se logrará una mejor comprensión de los factores históricos y ecológicos que han moldeado su distribución y aportar conocimientos a la sistemática del grupo “mutans” en relación a otras bacterias del género Streptococcus. Dental caries is an infectious, chronic and transmissible disease, characterized by demineralization of the hard tissues of the teeth, produced by the action of acids resulting from the metabolic activity of biofilm developed on the teeth. Although the etiology of caries would be polymicrobial, the streptococci of the mutans group are identified as the major responsible in the initiation of the carious lesion. In the cell wall there are proteins involved in adhesion, aggregation and co-aggregation processes, as well as polysaccharides that present different antigenic specificities, which allow the distinction of four serotypes c, e, f and k. There is little information about the antigenic characteristics of the Streptococcus mutans strains and the relationship of those characteristics with the caries activity is unknown. In the present study our goals are to identify and characterize the phenotypic and genotypic strains of streptococci of the mutans group circulating in the province of Cordoba. The study population will consist of urban and rural scholar children from Cordoba city and from the interior of the province. In order to study the molecular systematic, and the genetic structure of S. mutans, different serotypes will be determined by multiplex PCR amplifications and eight genes will be sequenced by using the multilocus typing technique. Once the diversity and the geographical distribution patterns of S. mutans from the center of Argentina is characterized, we will attempt to clarify how the genetic diversity is related with the caries experience in the children of the study. Our results will be analyzed together with those published by other authors. This will achieve a better understanding of the historical and ecological factors that shaped the bacteria’s distribution and will contribute to the knowledge of the systematic of the mutans group in relation to other bacteria of the genus Streptococcus.

Producción de factores de virulencia por fitopatógenos bacterianos de soja. Utilización de productos naturales como biocontrol. Production of virulence factors by soybean bacterial phytopathogens. The use of natural products as biocontrolers.

En Argentina el cultivo de soja ocupa el primer lugar en superficie sembrada. El 90% de la producción se obtiene en la zona central del pais. La siembra directa favorece la multiplicación y supervivencia de fitopatógenos causantes de tizón y pústula bacterianos. El tizón es producido por Pseudomonas syringae pv. glycinea observándose manchas marrones en las hojas. Produce gran variedad de toxinas: coronatina, faseolotoxina, siringomicina, tabtoxina, proteínas “nucleation ice”, entre otras, las cuales contribuyen a la clorosis y necrosis. En la infección, además, están involucrados exopolisacáridos (levano y alginato). La celulosa ha sido relacionada en la adhesión bacteriana y en la formación de biofilm. La pústula es causada por Xanthomonas axonopodis pv. glycines. Produce manchas pequeñas con una pequeña pústula de color claro. Libera enzimas como α-amilasa, proteasa, endo β-mannanasa, actividad peptolítica, que degradan componentes vegetales. Xantan, producido por X. axonopodis es uno de los componentes necesarios para la formación de biofilm. Este último es considerado un importante factor de virulencia porque proporciona una estrategia de colonización que otorga mayor resistencia a ambientes desfavorables, tolerancia a antimicrobianos, producción de metabolitos y exoenzimas, etc. Actualmente el control de bacterias fitopatógenas se realiza mediante pesticidas con alta toxicidad para los consumidores y el ambiente. Para evitar las bacteriosis en la práctica se sugiere la rotación de cultivos y utilizar semillas certificadas. Se están probando compuestos naturales derivados de plantas medicinales como pesticidas; estos se pueden dividir en varias categorías fitoquímicas. Varios estudios confirman la actividad antibacteriana, antifúngica y antiviral de estos productos. Extractos vegetales con alto contenido de flavonoides y aceite esenciales poseen una importante actividad antibacteriana. Además, algunos aceites esenciales podrían estar incidiendo en la liberación y/o producción de biofilm, exopolisacáridos y exoproteínas. La gran incidencia de las infecciones por fitopatógenos y las pérdidas económicas que estas acarrean hacen que su control presente grandes dificultades para la agricultura sustentable en soja de nuestro país. En este trabajo se propone estudiar los diferentes factores de virulencia de cepas bacterianas fitopatógenas y evaluar el rol que cumplen en el proceso de la enfermedad en cultivos de soja y desarrollar estrategias para el control de bacteriosis vegetales aplicando productos naturales aislados de plantas aromáticas. La correcta utilización de productos antimicrobianos de origen natural aplicados sobre el cultivo y/o sobre las semillas evitaría la dispersión de la enfermedad y la eliminación al medio ambiente de productos contaminantes no deseados. In Argentina, soybean cultivation occupies the first place; 90% of this cereal is produced in the central region of the country. Intensive tillage practices favour multiplication and survival of bacterial phytopathogens causing blight and pustule diseases. Pseudomonas syringae pv. glycinea produce several toxins like coronatine, faseolotoxine, siringomicine, tabtoxine and proteins of nucleation ice that contribute to the develop of chlorosis and necrosis, characteristic of bacterial blight. It also produces levan and alginate, cellulose and biofilm. Pustule disease is caused by Xanthomonas axonopodis pv glycines, which produce enzymes like α-amilase, protease, endo β-mannanase, peptolitic activity, xanthan and biofilm. Nowadays the control of phytopathogenic bacteria consists in the application of pesticides that are toxic for the environment and man. Natural products from medicinal plants are a new alternative for the treatment of phytopathogens. Researches made with phytochemical compounds (flavonoids, phenols, quinones, cummarines, essential oils, terpenes) support the antimicrobial activity of these natural products. What is more, these substances could suppress the biofilm, exoproteins and exopolisaccharides formation and release of them. The infections caused by phytopathogens provoke economical loses and its control presents big difficulties in our country. The proposal of this work is the characterization of phytopatoghenic strains, its virulence factors and the role they play in the disease process. The development of a new alternative for the control of vegetable bacteriosis using natural products obtained from aromatic plants and the correct application of them on sown fields or on seeds is also an objective in this work.