Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana ... · dispersado en al ambiente causando un...

12
583 Artículo Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias Septiembre 2015 Vol.2 No.4 583-594 Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana Potencialmente Degradadora de Triclosán presente en Cuenca del Rio Xichú, Guanajuato GONZÁLEZ- LÓPEZ, Claudia Isela*†`, RIVERA-MOSQUEDA, Ma Cruz``, COLLI-MULL, Juan Gualberto` y NEGRETE-ALCALDE, Luis Jorge` `Departamento de Biología, ``Departamento de Ing. Bioquímica, Instituto Tecnológico Superior de Irapuato, Carretera Irapuato-Silao km 12.5 C.P. 36821, Irapuato, Guanajuato, México. Recibido 3 de Julio, 2015; Aceptado 25 de Septiembre, 2015 Resumen El triclosán (TCS), es un fenoxifenol triclorado con propiedades antibacterianas. El objetivo de este estudio fue caracterizar molecularmente la diversidad bacteriana con potencial para degradar Triclosán en muestras del Río Xichú en la Reserva de la Biosfera “Sierra Gorda” de Guanajuato. Para la caracterización molecular se utilizaron técnicas basadas en la amplificación de secuencias del gen 16SrRNA. Los productos de la amplificación fueron purificados y las secuencias analizadas y comparadas en bases de datos. Estas afiliaciones permitieron inferir relaciones filogenéticas entre los organismos. El análisis muestra que la diversidad microbiana con potencial para degradar triclosán es dominada por el género Bacillus que pertenecen al taxa fermicute, y en menor proporción el género Aeromonas perteneciente al taxa gamma- proteobacteria, ambos grupos considerados como organismos potenciales la biorremediación de sitios contaminados. Este trabajo es el primer reporte que documenta la caracterización molecular de bacterias con capacidad para resistir y degradar Triclosán en Guanajuato. Los datos son de gran valor a la hora de implementar futuras tecnologías para la recuperación de ambientes contaminados en el ámbito de la biorremediación. Triclosán, Contaminante emergente, Diversidad bacteriana, biodegradación. Abstract Triclosán (TCS), is a trichlorinated phenoxyphenol having antibacterial properties. The aim of this study was to molecularly characterize bacterial diversity with potential to degrade Triclosan in isolated samples Xichú River in the Biosphere Reserve Sierra Gorda of Guanajuato. For molecular characterization of bacteria based amplification techniques 16SrRNA gene sequences were used. The amplification products were purified and analyzed and compared sequences in databases. These affiliations allowed to infer phylogenetic relationships among prokaryotes. The analysis shows that the microbial diversity with potential to degrade triclosan is dominated by members of the genus Bacillus belonging to fermicute taxa, and to a lesser extent Aeromonas belonging to taxa Gama-proteobacteria, both groups considered as potential organisms for bioremediation sites contaminated. This work is the first report documenting the molecular characterization of bacteria with the capacity to resist and degrade Triclosan in Guanajuato. These data are of great value when implementing future technologies for the remediation of contaminated in the field of bioremediation environments. Triclosan, emerging contaminants, bacterial diversity, biodegradation. Citación: GONZÁLEZ- LÓPEZ, Claudia Isela, RIVERA-MOSQUEDA, Ma Cruz, COLLI-MULL, Juan Gualberto y NEGRETE-ALCALDE, Luis Jorge. Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana Potencialmente Degradadora de Triclosán presente en Cuenca del Rio Xichú, Guanajuato. Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias 2015, 2-4: 583-594 * Correspondencia al Autor (Correo Electrónico: [email protected]) Investigador contribuyendo como primer autor. © ECORFAN-Bolivia www.ecorfan.org/bolivia

Transcript of Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana ... · dispersado en al ambiente causando un...

Page 1: Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana ... · dispersado en al ambiente causando un impacto ... por lo que las técnicas de ... representativos de éteres y fenoles

583

Artículo Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias

Septiembre 2015 Vol.2 No.4 583-594

Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana Potencialmente

Degradadora de Triclosán presente en Cuenca del Rio Xichú, Guanajuato

GONZÁLEZ- LÓPEZ, Claudia Isela*†`, RIVERA-MOSQUEDA, Ma Cruz``, COLLI-MULL, Juan

Gualberto` y NEGRETE-ALCALDE, Luis Jorge` `Departamento de Biología, ``Departamento de Ing. Bioquímica, Instituto Tecnológico Superior de Irapuato, Carretera

Irapuato-Silao km 12.5 C.P. 36821, Irapuato, Guanajuato, México.

Recibido 3 de Julio, 2015; Aceptado 25 de Septiembre, 2015

Resumen

El triclosán (TCS), es un fenoxifenol triclorado con propiedades

antibacterianas. El objetivo de este estudio fue caracterizar

molecularmente la diversidad bacteriana con potencial para

degradar Triclosán en muestras del Río Xichú en la Reserva de

la Biosfera “Sierra Gorda” de Guanajuato. Para la

caracterización molecular se utilizaron técnicas basadas en la

amplificación de secuencias del gen 16SrRNA. Los productos

de la amplificación fueron purificados y las secuencias

analizadas y comparadas en bases de datos. Estas afiliaciones

permitieron inferir relaciones filogenéticas entre los

organismos. El análisis muestra que la diversidad microbiana

con potencial para degradar triclosán es dominada por el género

Bacillus que pertenecen al taxa fermicute, y en menor

proporción el género Aeromonas perteneciente al taxa gamma-

proteobacteria, ambos grupos considerados como organismos

potenciales la biorremediación de sitios contaminados. Este

trabajo es el primer reporte que documenta la caracterización

molecular de bacterias con capacidad para resistir y degradar

Triclosán en Guanajuato. Los datos son de gran valor a la hora

de implementar futuras tecnologías para la recuperación de

ambientes contaminados en el ámbito de la biorremediación.

Triclosán, Contaminante emergente, Diversidad bacteriana,

biodegradación.

Abstract

Triclosán (TCS), is a trichlorinated phenoxyphenol having

antibacterial properties. The aim of this study was to

molecularly characterize bacterial diversity with potential to

degrade Triclosan in isolated samples Xichú River in the

Biosphere Reserve Sierra Gorda of Guanajuato. For molecular

characterization of bacteria based amplification techniques

16SrRNA gene sequences were used. The amplification

products were purified and analyzed and compared sequences

in databases. These affiliations allowed to infer phylogenetic

relationships among prokaryotes. The analysis shows that the

microbial diversity with potential to degrade triclosan is

dominated by members of the genus Bacillus belonging to

fermicute taxa, and to a lesser extent Aeromonas belonging to

taxa Gama-proteobacteria, both groups considered as potential

organisms for bioremediation sites contaminated. This work is

the first report documenting the molecular characterization of

bacteria with the capacity to resist and degrade Triclosan in

Guanajuato. These data are of great value when implementing

future technologies for the remediation of contaminated in the

field of bioremediation environments.

Triclosan, emerging contaminants, bacterial diversity,

biodegradation.

Citación: GONZÁLEZ- LÓPEZ, Claudia Isela, RIVERA-MOSQUEDA, Ma Cruz, COLLI-MULL, Juan Gualberto y

NEGRETE-ALCALDE, Luis Jorge. Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana Potencialmente

Degradadora de Triclosán presente en Cuenca del Rio Xichú, Guanajuato. Revista de Ciencias Naturales y

Agropecuarias 2015, 2-4: 583-594

* Correspondencia al Autor (Correo Electrónico: [email protected])

† Investigador contribuyendo como primer autor.

© ECORFAN-Bolivia www.ecorfan.org/bolivia

Page 2: Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana ... · dispersado en al ambiente causando un impacto ... por lo que las técnicas de ... representativos de éteres y fenoles

584

Artículo Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias

Septiembre 2015 Vol.2 No.4 583-594

ISSN-2410-356X

ECORFAN® Todos los derechos reservados.

GONZÁLEZ- LÓPEZ, Claudia Isela, RIVERA-MOSQUEDA, Ma Cruz,

COLLI-MULL, Juan Gualberto y NEGRETE-ALCALDE, Luis Jorge.

Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana Potencialmente

Degradadora de Triclosán presente en Cuenca del Rio Xichú, Guanajuato.

Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias 2015

Introducción

En las últimas décadas, dentro de los

contaminantes orgánicos en agua, se ha

detectado de manera creciente los llamados

contaminantes emergentes, que corresponden

en la mayoría de los casos a contaminantes no

regulados, que pueden ser candidatos a

regulación futura, dependiendo de

investigaciones sobre sus efectos potenciales en

la salud y los datos de monitoreo con respecto a

su incidencia. Los fármacos usados en seres

humanos y en animales han sido identificados

como contaminantes ambientales emergentes

(Daughton, 2004).

La lista de nuevos contaminantes

incluye analgésicos, antiinflamatorios,

antiepilépticos, bloqueadores y antibióticos, e

incluso productos de cuidado personal como

jabones, dentífricos y desodorantes entre otros,

que son descargados a los sistemas de drenaje.

La presencia de estos contaminantes

emergentes en efluentes municipales se ha

dispersado en al ambiente causando un impacto

negativo tanto para la salud como para los

ecosistemas (Ternes et al., 2004). Algunos de

estos compuestos tienen la capacidad de alterar

el sistema endócrino bloqueando o perturbando

funciones en seres humanos y animales aun

cuando se encuentran a muy bajas

concentraciones (García-Gómez et al. 2011).

Estudios recientes demuestran que es cada vez

más común encontrar en aguas residuales

concentraciones que fluctúan entre nanogramos

a microgramos por litro para muchos de estos

productos, por lo que las técnicas de

tratamiento para este tipo de compuestos son

insuficientes (Vienoa et al 2007). Un ejemplo

claro hablando de contaminantes emergentes es

el Triclosán el cual es usado como bactericida,

dicho contaminante emergente no posee una

regulación industrial y se encuentra disperso en

el medio ambiente afectando las vidas de

distintos organismos.

Los mecanismos sugeridos por los que

el TCS se elimina de las aguas superficiales

son: biodegradación, fotólisis, cloración y

asociación con superficies de sólidos. Debido a

que los métodos convencionales no han

mostrado resultados convincentes para remover

este tipo de contaminantes, la biodegradación

surge como una alternativa atractiva. En ese

sentido, la búsqueda de microorganismos que

degraden triclosán es una herramienta que

puede ser utilizada en la digestión biológica

para complementar y/o aumentar la efectividad

en la remoción del triclosán y otros

contaminantes persistentes.

Revisión de literatura

Triclosán

El triclosán [5‐cloro‐2‐2,4‐diclorofenoxifenol],

TCS, es un fenoxifenol triclorado, con formula

química C12H7Cl3O, posee un peso molecular

de 289.546, su punto de función es de 55-57

˚C, es un potente agente antibacteriano y

fungicida. Se trata de un sólido incoloro con

ligero olor a fenol. Es un compuesto aromático

clorado el cual tiene grupos funcionales

representativos de éteres y fenoles hablando de

su solubilidad es de, 0.01 g/L para el agua; 0.1

N NaOH, 23.5 g/L; etanol, y en acetona es

altamente soluble (FDA, 2008).

El triclosán está presente en múltiples

productos relacionados con la desinfección

como jabones, desodorantes, limpiadores,

champús y cosméticos. Además, es adecuado

para su introducción en polímeros y fibras, en

almohadillas de colchón, tableros de corte,

zapatos y ropa deportiva (Glaser A; 2004).

Page 3: Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana ... · dispersado en al ambiente causando un impacto ... por lo que las técnicas de ... representativos de éteres y fenoles

585

Artículo Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias

Septiembre 2015 Vol.2 No.4 583-594

ISSN-2410-356X

ECORFAN® Todos los derechos reservados.

GONZÁLEZ- LÓPEZ, Claudia Isela, RIVERA-MOSQUEDA, Ma Cruz,

COLLI-MULL, Juan Gualberto y NEGRETE-ALCALDE, Luis Jorge.

Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana Potencialmente

Degradadora de Triclosán presente en Cuenca del Rio Xichú, Guanajuato.

Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias 2015

Productos de Transformación del Triclosán

y compuestos relacionados

Debido a su reactividad, sus principales

productos de transformación como productos

de hidrólisis del triclosán en medio acuoso son

los clorofenoles: metiltriclosán, el 2,4‐diclorofenol, el 2, 3,4‐triclorofenol y el 2, 4,6‐triclorofenol.

Las dioxinas es uno de los productos

más peligrosos de la fotodegradación del

triclosán, pueden ser altamente cancerígenas y

pueden causar problemas de salud tan graves

como la supresión del sistema inmunológico,

disminución de la fertilidad, alteración de las

hormonas sexuales, defectos en los neonatos,

abortos espontáneos y cáncer. El TCS es listado

como “posible” precursor contaminante de las

dioxinas (Latch, et al, 2005).

Propiedades Antibacteriales

El Triclosán es un derivado fenólico que a

concentraciones bajas inhibe enzimas

esenciales del metabolismo o se une a

metabolitos esenciales de la pared celular,

provocando la degradación de la pared en

algunos grupos de bacterias. Exhibe

propiedades bactericidas en bacterias Gram+ y

Gram- además de hongos y levaduras. (Canosa-

Rodríguez, 2009)

A concentraciones elevadas provoca una

lisis celular e inhibe la enzima enoil-ACP

(proteína acarreadora de acilos) reductasa que

está implicada en la síntesis de ácidos grasos

(Trilla, 2005).

Problema Ambiental de Triclosán: Fuentes

de contaminación

Su producción comenzó en la década de los

70´s para el cuidado personal, como control de

bacterias que pudieran afectar la salud humana.

Entre 1976 y 2010, la Oficina de Marcas

y Patentes de Estados Unidos emitió más de

2.900 patentes que contenían la palabra

"Triclosán"

Al estar presente en múltiples productos

relacionados con la desinfección como en

productos de veterinaria, medicamentos,

cosméticos, fragancias etc. Las principales

fuentes de contaminación ambiental por

triclosán consideradas según Dann y Hontela

(2011) son las descargas de agua residual

doméstica así como la remoción incompleta de

triclosán en las plantas de tratamiento de agua

residual, permitiendo su distribución en suelo y

superficies de agua.

En diferentes países de todo el mundo,

incluido México, el triclosán ha sido detectado

en agua tratada y sin tratar, así como en

afluentes y efluentes tanto de lagos, ríos y agua

de mar entre otros (Canosa-Rodríguez, 2009).

Efectos del Triclosán

Uno de los mayores problemas derivados de la

introducción del Triclosán al medio ambiente,

son los efectos adversos que puede producir.

Los principales afectados por este problema son

la flora y fauna acuática, tales como las algas

unicelulares y cianobacterias, según un estudio

de Orvos en 2002 estos organismos unicelulares

sufrieron una inhibición en su crecimiento

utilizando concentraciones de Triclosán entre

1.3 y 13 ng/mL. Con respecto a los anfibios en

la especie Rana pipiens (rana leopardo) se

observó que el organismo perdía peso, así como

un índice de mortandad elevado en

concentraciones de Triclosán de 230 ng/L

(Fraker, 2004).

Page 4: Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana ... · dispersado en al ambiente causando un impacto ... por lo que las técnicas de ... representativos de éteres y fenoles

586

Artículo Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias

Septiembre 2015 Vol.2 No.4 583-594

ISSN-2410-356X

ECORFAN® Todos los derechos reservados.

GONZÁLEZ- LÓPEZ, Claudia Isela, RIVERA-MOSQUEDA, Ma Cruz,

COLLI-MULL, Juan Gualberto y NEGRETE-ALCALDE, Luis Jorge.

Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana Potencialmente

Degradadora de Triclosán presente en Cuenca del Rio Xichú, Guanajuato.

Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias 2015

Para la especie Rana catesbiana (rana

toro) se han observado cambios en su

metamorfosis prematura mediada por la

hormona tiroidea, afectando así su fenotipo

como un aumento de tamaño en la cola de los

renacuajos y disminución de peso utilizando

una concentración de 150 ng/mL (Veldhoen,

2006).

Los reportes para mamíferos afirman

que en las ratas el Triclosán disminuye los

niveles las cantidades de la hormona tiroidea

pero las concentraciones necesarias para

observar estos cambios son más altas con

respecto a los organismos acuáticos ya que es

necesario utilizar 30 mg/kg por día (Crofton,

2007).

Procesos de Degradación de Triclosán

Debido a que el Triclosán se encuentra disperso

en el medio ambiente y a la dificultad para ser

removido por métodos convencionales, se han

estudiado varios mecanismos de degradación de

Triclosán. Una alternativa son los procesos de

oxidación avanzada (POA), en donde se han

investigado el uso de diferentes

fotocatalizadores como peróxido de hidrógeno,

ozono, y óxidos metálicos de zinc y de titanio,

los resultados han sido relativamente buenos a

bajas concentraciones, algunos métodos utilizan

nano partículas de Pd/Fe, fotodegradación,

incluso radiación ultravioleta y cloro libre

(Molina, 2014). En el caso del cloro libre varia

la degradación según el pH de la muestra, entre

más neutro sea el pH más efectiva será la

degradación (Canosa et al; 2005).

Otros métodos poco estudiados son la

biodegradación de Triclosán con bacterias.

Recientemente se han encontrado que algunas

bacterias llegan a resistir a este compuesto e

incluso degradarlo algunos de los géneros de

estas bacterias son Pseudomonas (Molina,

2014) y Achromobacter xylosoxidasas (Canosa,

2008).

Estás capacidades de resistencia se

tienen documentadas por dos tipos: Intrínseca y

Adquirida las cuales surgen por mutación o por

la adquisición de material genético en forma de

plásmidos o transposones; estas

configuraciones permiten grandes arreglos de

genes de resistencia (Cabrea et al; 2007).

Otros microorganismos de aguas

residuales que se ha documentado que tienen

capacidad para degradar triclosán incluye a

Sphingomonas sp. Rd1, Nitrosomonas

europaea, Sphingomonas sp. PH-07 y

Sphingophyxis Strain KCY1 (Hay et al. 2001,

Roh et al. 2009, Lee et al. 2012 en Lee, et al.,

2013).

En la mayoría de los casos, el

tratamiento para eliminar un compuesto no

implica necesariamente la mineralización, por

lo que la probabilidad de el compuesto original

se haya transformando cambiando su

funcionalidad y toxicidad.

En el caso de tratamientos con

microrganismos, la problemática recae en la

patogenicidad de la mayoría de los

microrganismos estudiados, por otro lado los

estudios llevados a cabo para determinar la

presencia de microrganismos degradadores de

triclosán en México son bastante escasos, sin

especificar las cuencas concretas investigadas.

Es necesario emplear nuevas tecnologías

encaminadas a la resolución de este problema y

garantizar la completa eliminación de estos

contaminantes que pueden tener graves

consecuencias en la salud de los seres humanos,

flora y fauna acuática de los efluentes donde

son vertidos.

Page 5: Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana ... · dispersado en al ambiente causando un impacto ... por lo que las técnicas de ... representativos de éteres y fenoles

587

Artículo Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias

Septiembre 2015 Vol.2 No.4 583-594

ISSN-2410-356X

ECORFAN® Todos los derechos reservados.

GONZÁLEZ- LÓPEZ, Claudia Isela, RIVERA-MOSQUEDA, Ma Cruz,

COLLI-MULL, Juan Gualberto y NEGRETE-ALCALDE, Luis Jorge.

Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana Potencialmente

Degradadora de Triclosán presente en Cuenca del Rio Xichú, Guanajuato.

Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias 2015

Análisis de la Diversidad Bacteriana

El Uso de técnicas moleculares utilizando

marcadores filogenéticos como el gen

ribosomal 16S, se han constituido librerías

genómicas cuyos miembros de diferentes

grupos y sub-grupos incluyen en su orden:

Proteobacteria, Acidobacteria, Actinobacteria,

Verrucomicrobia, Bacteroidetes, Chloroflexi,

Planctomycetes, Gemmatimonadetes y

Firmicutes (como los más abundantes),

(Forney, 2004).

Nuestro grupo de trabajo recientemente

ha reportado parámetros físico-químicos y

microbiológicos de la calidad del agua, así

como el aislamiento de microrganismos

resistentes y degradadores de triclosán en la

microcuenca del río Xichú y su intersección con

el río Laja en subcuenca hidrológica del río

Santa María de la Reserva de la Biósfera Sierra

Gorda de Guanajuato (González C. et al, 2014).

En este contexto, y dada la importancia

del uso de microrganismos en los procesos de

biodegradación, en este trabajo se propone

contribuir con la identificación y

caracterización molecular de la diversidad

bacteriana involucrada en la degradación de

este tipo de contaminantes.

Metodología

Recursos microbianos

Las cepas bacterianas fueron colectadas

previamente en cuerpos de agua del estado de

Guanajuato, obteniendo así cinco cepas del

municipio de Xichú, Gto. Con la clave M1SA,

M310-3, M4AA, M1Sp y M110-3ª (González

C., et al., 2014) y se incluye una cepa del

municipio de Yuriria, Gto. Con la clave E4.

(Rodríguez-Rodríguez, et al., 2013) para un

total de 6 cepas seleccionadas por su capacidad

de utilizar Triclosán como fuente de carbono.

Extracción de DNA

Se Inocularon los aislados bacterianos en medio

LB líquido (5 ml) por 48 hrs. Se obtiene un

pellet tras centrifugaciones de 110 rpm. La lisis

se lleva a cabo en 300 µl de buffer (TRIS-

EDTA) se agitó en vortex por 1 min. Seguido

de lisis mecánica con perlas de vidrio (Atashpaz

et al; 2010). Posteriormente se agregó SDS

10% y se somete a agitación. Se agregaron 50

µl de NaCI (5 M) y 50 µl de LiCL (5 M) se

dejó reposar por 5 min a temperatura ambiente.

Se agregaron 5ul RNA a cada tubo.

Posteriormente se incubaron a una temperatura

de 37° C durante 10 min. (Eguiarte et al; 2007).

Se tomaron 500 µl del sobrenadante y se agregó

un volumen de fenol-cloroformo a las muestras.

Se tomaron 400 µl de la fase acuosa para

agregar 2 volúmenes de etanol absoluto

agitando vigorosamente. Finalmente se dejó

secar la pastilla de material genético. Por último

se suspendió en 50 µl de agua estéril, se agitó

ligeramente para su disolución y se dejaron en

congelación a -20° C (Zavala, 2005).

Electroforesis Horizontal en Gel de Agarosa

La visualización del ADN se realizó en una

cámara de electroforesis horizontal en geles de

agarosa al 1% en buffer TAE 1X para lo cual se

cargaron 2µl de muestra de extracción de DNA

y 1µl de buffer de carga GelGreen, se

mezclaron y se colocaron en los pozos.

Finalmente la cámara se ajustó a 100 volts

durante 30 min. El marcador molecular se

colocó en el último pozo. Se observó el

desplazamiento de las muestras a través de un

transiluminador. La imagen se transfirió a una

PC.

Page 6: Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana ... · dispersado en al ambiente causando un impacto ... por lo que las técnicas de ... representativos de éteres y fenoles

588

Artículo Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias

Septiembre 2015 Vol.2 No.4 583-594

ISSN-2410-356X

ECORFAN® Todos los derechos reservados.

GONZÁLEZ- LÓPEZ, Claudia Isela, RIVERA-MOSQUEDA, Ma Cruz,

COLLI-MULL, Juan Gualberto y NEGRETE-ALCALDE, Luis Jorge.

Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana Potencialmente

Degradadora de Triclosán presente en Cuenca del Rio Xichú, Guanajuato.

Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias 2015

Amplificación del Gen 16S RNAr bacteriano

mediante la reacción en cadena de

polimerasa (PCR).

Para la amplificación de los genes de RNAr

16S por la técnica de PCR, se utilizaron los

iniciadores universales F27 y R1492 (Wang,

1996) especificados en la Tabla 1 las muestras

se colocaron en tubo ependorff 25 µl de Mix 2x

Dream Taq, 1µl de los primers universales F27,

1µl de muestra de DNA y 22µl de agua estéril,

obteniendo así un volumen de 50 µl.

Tabla 1 Iniciadores Utilizados para la amplificación y la

Secuenciación

Posteriormente se colocaron en el

termociclador Multigene con las siguientes

condiciones de amplificación: Primera etapa a

95°C, 5 min., que a 35 ciclos como se muestra

en la Tabla 2.

Tabla 2 Temperaturas y tiempos utilizados en el proceso

de la Reacción en Cadena de la Polimerasa a un volumen

de 50µl.

Este proceso de amplificación se llevó a

cabo dos veces para asegurar una muestra

significativa en el proceso de purificación

obteniendo así un volumen total de 100 µl por

muestra. Posteriormente los productos de PCR,

se sometieron a electroforesis en un gel

Agarosa al 1% durante 30 minutos a 80 volts.

Purificación de los Productos de

Amplificación

La purificación del material genético se llevó a

cabo con el Kit de purificación Zymo DNA

Clean & Concentrador™-25 (Zymo Research)

obteniendo un volumen total de 40 µl por

muestra. Por último se realizó una electroforesis

colocando 2 µl de la muestra purificada y 1µl

de GelGreen observando así la muestra

purificada.

Secuenciación del Gen Ribosomal 16S

Después de obtener la purificación teniendo

aproximadamente 38 µl de cada muestra, estas

fueron secuenciadas en el Departamento de

Servicios Genómicos Cinvestav-Langebio,

mediante un proceso de secuenciación Sanger.

Análisis Molecular del gen ribosomal 16S de

la diversidad Bacteriana con potencial para

degradación de Triclosán

La última etapa fue la comparación de las

secuencias obtenidas con las depositadas en las

bases de datos. El primer paso fue utilizar el

software Blast de la página NCBI (National

Center for Biotechnology Information) para

comparar las secuencias con la de está base de

datos. En el siguiente paso se utilizó la base de

datos de GreenGen que contiene únicamente

secuencias bacterianas del gen 16s, con el

objetivo de descargar secuencias tipo para

observar las similitudes entre grupos, en este

punto se descargaron las secuencias tipo de las

especies con afinidad. Por último las 6

muestras secuenciadas y las secuencias tipo

fueron sometidas a un análisis de máxima

verosimilitud en el software MEGA para la

elaboración de un árbol filogenético observando

así las relaciones filogenéticas entre cada grupo.

Page 7: Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana ... · dispersado en al ambiente causando un impacto ... por lo que las técnicas de ... representativos de éteres y fenoles

589

Artículo Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias

Septiembre 2015 Vol.2 No.4 583-594

ISSN-2410-356X

ECORFAN® Todos los derechos reservados.

GONZÁLEZ- LÓPEZ, Claudia Isela, RIVERA-MOSQUEDA, Ma Cruz,

COLLI-MULL, Juan Gualberto y NEGRETE-ALCALDE, Luis Jorge.

Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana Potencialmente

Degradadora de Triclosán presente en Cuenca del Rio Xichú, Guanajuato.

Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias 2015

Resultados y Discusiones

Extracción y Visualización del DNA

El proceso de extracción fue esencial para la

purificación de DNA lográndose bandas bien

definidas como se observa en la Figura 1. La

cantidad de DNA fue suficiente y confiable

para el proceso de amplificación que se muestra

más adelante. Del análisis de integridad del

ADN se concluye que las muestran presentan

una concentración y pureza aceptable para la

amplificación subsecuente.

Figura 1 Integridad del DNA de Muestras de DNA

Cromosomico de cepas bacterianas con capacidad de

utilizar Triclosán como única fuente de carbono, A.- E4,

B.- M1SA, C.- M310-3, D.- M4AA, E.- M1Sp, F.-

M110-3.

Productos de amplificación PCR

Una vez amplificado el gen 16s RNAr a un

volumen de 50µl se llevó a cabo una

electroforesis para determinar si las bandas

observadas eran fiables para la purificación, se

observó la banda correspondiente al producto

de amplificación de aproximadamente 1500 pb

en las muestras.

Este proceso tuvo que repetirse varias

veces debido a que no todas las amplificaciones

eran exitosas, aun cuando el material genético

tenía un aspecto fiable, esto se debe a sustancias

que interfieren con la polimerasa mediante al

bloque parcial o total de su actividad catalítica

como algunas sales (Newlester- Microbial

2009), un factor para reproducir la

amplificación fue el volumen requerido de

100µl de cada muestra. En la Figura 2 se

observan los productos de PCR para la

amplificación del gen 16S RNAr de las

muestras bacterianas M310-3, M4AA y M1Sp

en las otras tres muestras no se observa el gen

16s. Finalmente y realizando los ajustes

correspondientes se logró obtener los productos

amplificados para las muestra M1SA y M110-3

y E4 (No se muestra figura).

Figura 2 Producto de amplificación de aproximadamente

1500 pb C.- M310-3, D.- M4AA, E.- M1Sp.

Purificación de los productos de

Amplificación

Las muestras fueron purificadas por el Kit de

purificación Zymo DNA Clean &

Concentrador™-25. Como producto de la

purificación se obtienen dos fragmentos para la

mayoría de las muestras como se puede ver en

la figura 3, ambos fragmentos difieren del

tamaño esperado de 1500 pb.

Page 8: Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana ... · dispersado en al ambiente causando un impacto ... por lo que las técnicas de ... representativos de éteres y fenoles

590

Artículo Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias

Septiembre 2015 Vol.2 No.4 583-594

ISSN-2410-356X

ECORFAN® Todos los derechos reservados.

GONZÁLEZ- LÓPEZ, Claudia Isela, RIVERA-MOSQUEDA, Ma Cruz,

COLLI-MULL, Juan Gualberto y NEGRETE-ALCALDE, Luis Jorge.

Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana Potencialmente

Degradadora de Triclosán presente en Cuenca del Rio Xichú, Guanajuato.

Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias 2015

Los resultados se reproducen al repetir

el experimento, sin embargo, el método de

purificación resultó ser efectivo para la

secuenciación del fragmento amplificado. Una

posible explicación podría ser por interferencia

en la corrida del gel por una sobrecarga de

material genético

Análisis de las Secuencias e identificación de

la diversidad bacteriana con capacidad para

degradar Triclosán

Las secuencias editadas fueron corridas en el

algoritmo BLAST del NCBI, para determinar el

grado de homología que guardan las secuencias

de las cepas aisladas con respecto a las

secuencias tipo depositadas en la base de datos

GreenGen la cual contiene únicamente

secuencias bacterianas del gen 16s, se

descargaron doce secuencias tipo de varias

especies del género Bacillus y el género

Aeromonas. Las 6 muestras secuenciadas y las

doce secuencias tipo fueron sometidas a un

análisis de máxima verosimilitud en el software

MEGA para la elaboración de un árbol

filogenético (Figura 4) observando así las

relaciones filogenéticas entre cada grupo.

Donde la muestra E4, M1AA y M110-3 tienen

una afinidad con B. safensis y pumilus,

mientras que la muestra M1Sp tiene una

relación filogenética con B. subtilis, la muestra

M310-3 tiene mucho parecido con B. cereus y

thuringiensis, y por último la muestra M1SA

tiene una relación filogenética muy grande con

Aeromonas hydrophila.

Figura 3 Fragmentos de amplificación purificados en

Gel de Agarosa al 1%, carril 1 marcador molecular 1kb

(izquierda) carriles 2 -6 Muestras E4, M1SA, M310-3,

M4AA, M1Sp.

Figura 4 Árbol filogenético realizado en MEGA, se

muestran las relaciones filogenéticas entre las muestras

secuenciadas y las secuencias tipo.

Los microorganismos del género

Bacillus son bacilos de gran tamaño (4-10 μm),

Gram positivos, aerobios estrictos o anaerobios

facultativos encapsulados.

Page 9: Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana ... · dispersado en al ambiente causando un impacto ... por lo que las técnicas de ... representativos de éteres y fenoles

591

Artículo Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias

Septiembre 2015 Vol.2 No.4 583-594

ISSN-2410-356X

ECORFAN® Todos los derechos reservados.

GONZÁLEZ- LÓPEZ, Claudia Isela, RIVERA-MOSQUEDA, Ma Cruz,

COLLI-MULL, Juan Gualberto y NEGRETE-ALCALDE, Luis Jorge.

Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana Potencialmente

Degradadora de Triclosán presente en Cuenca del Rio Xichú, Guanajuato.

Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias 2015

Una característica importante es que

forman esporas extraordinariamente resistentes

a condiciones desfavorables (Bartram et al;

2003), lo cual puede ser una característica

primordial para poder desarrollarse en cuerpos

de agua contaminada y/o presencia de

Triclosán. Las bacterias B. safensis y pumilus

están estrechamente relacionadas en base a las

características fenotípicas y en las secuencias

16s (Branquinho et al; 2007), en ambas

especies se tiene reportado que se han

encontrado en entornos de desechos industriales

en agua (Satomi, 2006), lo cual podría ser otro

indicador acerca de la resistencia a Triclosán.

Sin embargo la especie B. pumilus se ha

encontrado en infecciones por alimentos e

incluso en infecciones cutáneas en humanos

(Bentur, 2007) esto representa una

manipulación más delicada para esta especie.

La especie B. subtilis generalmente se

encuentra en sedimentos y en la rizósfera y

produce endosporas termoresistentes y tienen

una resistencia a los desinfectantes químicos

(Cuervo, 2010) y posiblemente obteniendo así

una resistencia y degradación hacía el

Triclosán. B. cereus es un patógeno de los

alimentos y está estrechamente relacionado

filogenéticamente con B. thuringiensis y esta

especie puede ser diferenciada de B. cereus por

que produce cristales dentro de su célula

durante la esporulación sin embargo no se tiene

reporte que B. thuringiensis tenga un ciclo de

vida parasito, ambas se han podido aislar de

cuerpos de agua ya que se encuentran en casi

cualquier ambiente (Pérez, 2005) pudiendo

deducir que se encontrarían en sitios

contaminados.

Para Aeromonas hydrophila las

características del género refieren que son

bacilos cortos de entre 0.3-1.0 µm, Gram-

negativos (Altweeg, 1999), son organismos

patógenos de reptiles pero se tiene reportes de

infecciones cutáneas y provocación de diarrea

en humanos.

Se ciclo vida es acuático y se tiene

reporte de aislamientos previos en aguas

residuales y aguas cloradas (Kühn et al; 1997)

obteniendo así posiblemente la capacidad de

degradación a Triclosán.

Todas la cepas bacterianas encontradas

podrían haber desarrollado resistencia al

Triclosán gracias a capacidades intrínsecas o

adquiridas y las cuales podrían ser indicadoras

de aguas contaminadas ya que son resistentes a

varios contaminantes gracias a sus aislamientos

previos en aguas contaminadas lo cual les ha

brindado esta resistencia al compuesto

Triclosán, sin embargo hace falta más estudios

acerca de las vías de degradación que estas

cepas poseen.

Conclusiones

Se encontraron seis cepas bacterianas

potencialmente degradadoras de Triclosán de

las cuales cinco pertenecen al género Bacillus y

una al género Aeromonas. Las bacterias

caracterizadas podrían ser utilizadas para

degradar Triclosán en estudios posteriores

gracias a su potencial biodegradador. No

obstante es necesario tener en cuenta que

algunas especies son pertenecen a la

clasificación de patógenas y se debería tener

cuidado con el manejo de las mismas tales

como B. cereus y Aeromonas

Referencias

Atashpaz S., Khani S., Barzegari A., Barar J.,

Zununi S., Azarbaijani R., Omidi Y. (2010). A

Robust Universal Method for Extraction of

Genomic DNA from Bacterial Species.

МИКРОБИОЛОГИЯ. N° 4. Pp. 562-566.

Page 10: Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana ... · dispersado en al ambiente causando un impacto ... por lo que las técnicas de ... representativos de éteres y fenoles

592

Artículo Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias

Septiembre 2015 Vol.2 No.4 583-594

ISSN-2410-356X

ECORFAN® Todos los derechos reservados.

GONZÁLEZ- LÓPEZ, Claudia Isela, RIVERA-MOSQUEDA, Ma Cruz,

COLLI-MULL, Juan Gualberto y NEGRETE-ALCALDE, Luis Jorge.

Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana Potencialmente

Degradadora de Triclosán presente en Cuenca del Rio Xichú, Guanajuato.

Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias 2015

Bartram, J., (2003): Heterotrophic plate counts

and drinking-water safety: the significance of

HPCs for water quality and human health. Serie

de la OMS Emerging Issues in Water and

Infectious Disease. Londres (Reino Unido),

IWA Publishing

Bentur HN, Dalzell AM, Riordan FAI (2007)

Central venous catheter infection with Bacillus

pumilus in an immunocompetent child: a case

report. Ann Clin Microbiol Antimicrob 6: 12.

doi: 10.1186/1476-0711-6-12

Branquinho R, Meirinhos-Soares L, Carriço JA,

Pintado M, Peixe LV (2014) Phylogenetic and

clonality analysis of Bacillus pumilus isolates

uncovered a highly heterogeneous population of

different closely related species and clones.

FEMS Microb Ecol. doi:10.1111/1574-

6941.12426

Cabrera C., Gómez R., & Zúñiga Andrés

(2007). La resistencia de bacterias a

antibióticos, antisépticos y desinfectantes una

manifestación de los mecanismos de

supervivencia y adaptación. Colombia Médica.

Vol. 38 Nº 2.

Canosa, P., Morales, S., Rodríguez, I., Rubí, E.,

Cela, R., & Gómez, M. (2005). Aquatic

degradation of triclosan and formation of toxic

chlorophenols in presence of low

concentrations of free chlorine. Analytical and

Bioanalytical Chemistry, 383(7-8), 1119-1126.

Canosa-Rodríguez, M.P. (2009). Desarrollo de

metodología analítica para determinación de

Triclosán y Parabenes. Aplicación al estudio de

su distribución y transformación en muestras

ambientales. Editorial Universida de de

Santiago de Compostela, Servizo de

Publicaciones e Intercambio Científico. ISBN

8498871824, 9788498871821. pp 291.

Crofton KM, Paul KB, De Vito MJ, Hedge

J.M. (2007). Short-term in vivo exposure to the

water contaminant triclosan: Evidence for

disruption of thyroxine Environ Toxicol &

Pharm 24 (2): 194-197.

Cuervo J. (2010) Aislamiento y Caracterización

de Bacillus spp como fijadores biológicos de

nitrógeno y solubilizadores de fosfatos en dos

muestras de biofertilizantes comerciales,

PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA,

Facultad de ciencias básicas, Bogotá

Dann, A. B. & Hontela, A. (2011). Triclosan:

environmental exposure, toxicity and

mechanisms of action. Journal of Applied

Toxicology, 31, 285–311.

Daughton, C. G. (2004). Non-regulated water

contaminants: emerging research.

Environmental Impact Assessment Review 24

711– 732.

Eguiarte L., Souza V., Aguirre X. Falcón L.,

Valera A. (2007). Las Herramientas

Moleculares. Introducción a la Ecología

Molecular. Instituto Nacional de Ecología. Pp.

499-516.

Forney L; Zhou, X; Brown C; 2004. Molecular

microbial ecology: land of the one-eyed King.

Current Opinion in Microbiology 2004, 7:210–

220

Food & Drug Administration Department of

Health and Human Services Supporting. U.S,

(2008) “Triclosan [CAS 3380-34-5]”

Information for Toxicological Evaluation by the

National Toxicology Program. July.

Fraker SL, Smith GR., (2004) Direct and

interactive effects of ecologically relevant

concentrations of organic wastewater

contaminants on Rana pipiens tadpoles.

Environ Toxicol. 2004 Jun;19(3):250-6. PMID:

15101040

Page 11: Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana ... · dispersado en al ambiente causando un impacto ... por lo que las técnicas de ... representativos de éteres y fenoles

593

Artículo Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias

Septiembre 2015 Vol.2 No.4 583-594

ISSN-2410-356X

ECORFAN® Todos los derechos reservados.

GONZÁLEZ- LÓPEZ, Claudia Isela, RIVERA-MOSQUEDA, Ma Cruz,

COLLI-MULL, Juan Gualberto y NEGRETE-ALCALDE, Luis Jorge.

Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana Potencialmente

Degradadora de Triclosán presente en Cuenca del Rio Xichú, Guanajuato.

Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias 2015

García-Gómez C., Gortáres-Moroyoqui P., &

Drogui P., (2011). Contaminantes emergentes:

efectos y tratamientos de remoción. Revista

QuímicaViva, 2, pp 96 -105.

González C., Dela Riva G., Alejo, F., Márquez

A. (2014). Evaluación de la calidad

microbiológica y físico-química del río Xichú y

aislamiento de microorganismos degradadores

de triclosán en la reserva de la biosfera sierra

gorda de Guanajuato. ECOFRAN. Ciencias

Naturales y Exactas Handbook T-II Congreso

Interdisciplinario de Cuerpos Académicos,

2014, ISBN 978-607-8324-18-7, págs. 140- 151

Glaser A. (2004). The Ubiquitous triclosan in:

Pesticides and You (24) 3, 13 -17

Kühn I, Huys G, Coopman R, Kersters K, &

Janssen P. (1997) 4-year study of the diversity

and persistence coliforms and Aeromonas in the

water of a Swedish drinking water well. Can J

Microbiol 1997;43:9-16.

Latch, D. E., Packer, J. L., Stender, B. l.,

Vanoverbeke, J., Arnold, W. A., & Mcneill, K.

(2005). Aqueous photochemistry of triclosan:

formation of 2,4-dichlorophenol, 2,8-

dichlorodibenzo-p-dioxin, and oligomerization

products. Environmental Toxicology and

Chemistry, 24(3), pp. 517-525.

Lee, D. G., Zhao, F, Rezenom, Y. H., Rusell,

D. H. y Chu, K. (2012), "Biodegradation of

triclosan by a wastewater microorganism",

Journal of the International Water Association,

4226 pp.

Lee, D. G., Zhao, F, Rezenom, Y. H., Rusell,

D. H. y Chu, K. (2013), "Identification of

triclosan-degrading bacteria in a triclosan

enrichment culture using stable isotope

probing", Journal Springer Science, 2 pp.

Molina-Andrade L., (2014). Estudio de la

degradación de antimicrobianos mediante el

tratamiento de luz ultravioleta. Facultad de

ciencias experimentales. Editorial Jaén:

Universidad de Jaén.

http://hdl.handle.net/10953.1/624

Orvos DR, Versteeg DJ, Inauen J,Capdeville

M., Rothenstein A., Cunningham V.; (2002)

Environ Toxicol Chem 21 1338.

Pérez, C., (2005) “Bacillus thuringiensis subsp.

israeliensis Cyt1Aa synergizes Cry11Aa toxin

by functioning as a membrane-bound receptor”,

en Proceedings of the National Academy of

Sciences, 102.

Rodríguez-Rodríguez, J.M., Tenorio-Bocanegra

A.G., Rivera-Mosqueda M.C. y González

López C.I. (2013) “Evaluación Preliminar para

la Degradación de Disruptores Endocrinos

Mediante Tratamientos Físicos y Biológicos”.

Academia journal.com. Vol. 5 N° 3: 3055-

3060.Celaya, Gto.

Samsøe-Petersen, L., Winther-Nielsen M. and

Madsen T. (2003). Fate and Effects of

Triclosan. Environmental Project. DHI Water &

Environment 861, 1 -47

Ternes, T.A., Joss, A., Siegrist, H., 2004.

Scrutinizing pharmaceuticals and personal care

products in wastewater treatment. Environ. Sci.

Technol. 38, 392A–399A.

Trilla A., (2005) Agregado de Medicina

Preventiva y Salud Pública, Hospital Clínic de

Barcelona. Agosto, Universidad de Barcelona.

Veldhoen N, Skirrow RC, Osachoff H,

Wigmore H, Clapson DJ, Gunderson MP, Van

Aggelen G, Helbing CC., (2006) The

bactericidal agent triclosan modulates thyroid

hormone-associated gene expression and

disrupts postembryonic anuran development.

Aquat Toxicol 80 217.

Page 12: Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana ... · dispersado en al ambiente causando un impacto ... por lo que las técnicas de ... representativos de éteres y fenoles

594

Artículo Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias

Septiembre 2015 Vol.2 No.4 583-594

ISSN-2410-356X

ECORFAN® Todos los derechos reservados.

GONZÁLEZ- LÓPEZ, Claudia Isela, RIVERA-MOSQUEDA, Ma Cruz,

COLLI-MULL, Juan Gualberto y NEGRETE-ALCALDE, Luis Jorge.

Caracterización Molecular de la Diversidad Bacteriana Potencialmente

Degradadora de Triclosán presente en Cuenca del Rio Xichú, Guanajuato.

Revista de Ciencias Naturales y Agropecuarias 2015

Wang, G. C. Y., and Y. Wang. (1996). The

frequency of chimeric molecules as a

consequence of PCR co-amplification of 16S

rRNA genes from different bacterial species.

Microbiology 142:1107–1114.

Vieno, N, Tuhkanenb, T., Kronberg L. (2007).

Elimination of pharmaceuticals in sewage

treatment plants in Finland. Water Res. 41,

1001–1012.

Zavala E. (2005). Manual de técnicas básicas de

biología molecular. Ediciones de la Universidad

Autónoma de Yucatán. Mérida, Yucatán,

México. Pp. 31-34.