VOLÁTILES BACTERIANOS Y SU

POTENCIAL DE ACCIÓNMarco Kai, Maria Haustein, Francia Molina, Anja

Petri, Birte Scholz, Birgit Piechulla

Applicated Microbiology and Biotechnology

Presentan:Verónica Martínez

Alfredo YanezJovani Ruiz

La riqueza de los volátiles bacterianos

Arom

as

SUSTANCIAS VOLÁTILES

Materia orgánica en descomposición

Clostridium acetobutylicum

Escherichia coli

Poca información de la capacidad general y la eficiencia de las emisiones volátiles de bacterias

Zoller y Clark 1921 Producción de ácido fórmico y butírico por bacterias del grupo Disentería

Stotzky y Schenck (1976)Resume los compuestos orgánicos liberados de microrganismos y mostró que los hongos producen una mas amplia variedad

Pseudomonas spp. y Streptomyces spp. productores de etileno y cianuro de hidrógeno

Clostridium spp. emisores de disulfuro de dimetilo, diversos ácidos de cadena corta, 2,3-butanodiol, isopentanol, y acetoína

Agrobacterium radiobacter , A. rhizogenes, Bacillus cereus, Enterobacter aerogenes, Escherichia coli, Micrococcus luteus, Nocardia corallina, Proteus vulgaris, Sarcina lutea, y Serratia marcescens liberadores de volátiles identificados

Cultivos mixtos de bacterias y microbios en el suelo bajo condiciones aeróbicas y anaeróbicas tienen el potencial de producir sustancias volátiles orgánicas

Actinomicetos: 120 compuestos volátiles

Myxococcus xanthus: 42 Compuestos (2 nuevos compuestos naturales)

Schulz y Dickschat (2007) resume 346 compuestos diferentes liberados por las bacteria

75 derivados de ácidos

grasos

50 compuestos aromáticos

74 compuestos que contienen

nitrógeno

30 compuestos con azufre 96 terpenoides 18

halogenados

Detección e identificación de volátiles

Headspace technique

Los materiales adsorbentes como el tenax, suoer Q o carbon vegetal, favorece el enlace con compuestos específicos y se utilizan solventes orgánicos.

Resolución insuficiente debido a la gran gama de solventes.

Usa una microextracción de fase solida como método alternativo.

Puede ser usada para detectar compuestos como CO, CO2, NH3, HCN y etileno.

Espectrometría de masas (GC-

MS)

Permite la determinación de un numero diferente de compuestos.

Cantidades relativas y la identificación de compuestos.

Solo se pueden identificar compuestos que demuestren idénticos índices Kovats en dos columnas de diferente polaridad y un resultado de ME coincida con la bibliografía.

.

Las variaciones en el perfil volátil pueden contener información importante para detectar y diferenciar microorganismos.

El perfil volátil Rutas metabólicas activas en cada bactería.Medios de cultivo y condiciones de crecimiento.

Uno de los futuros retos será aclarar las estructuras químicas de los volátiles indefinidos, ya que puede ayudar a aclarar las rutas metabólicas activas durante el crecimiento bacteriano.

Actualmente se han enfocado los intereses en bacterias que emiten una gran cantidad de volátiles con relevancia biológica o útiles en como salud humana o incremento de la productividad agrícola.

Función de los volátiles bacterianosV

olát

iles Infoquímicos

sirven para la comunicación inter- e intra- organismos. V

olát

iles Señales de

comunicación célula-célula.

Válvula de liberación de carbono.

Vol

átile

s Promotores de crecimiento.

Agentes inhibidores.

Son importantes para la prevalencia de poblaciones de bacterias en nichos

ecológicos

Para el desarrollo cooperativo de una

comunidad con diferentes

organismos.

Pueden ayudar la ventaja selectiva de

miembros de la comunidad y supervivencia

durante su evolución

Actúan en una escala amplia ya

que sus características les permiten difundirse

en soluciones acuosas, en la

atmosfera y suelo.

Función de los volátiles bacterianos

• Estimulación en la formación del cuerpo fructífero.• Germinación de esporas.• Inhibición o estimulación del crecimiento micelial.• Aumento o reducción de la esporulación

Efecto de los volátiles en hongos

Efecto de los volátiles en hongos

Los volátiles de las bacterias no causan el mismo efecto o grado de inhibición en todos los hongos, la respuesta depende de la combinación hongo-bacteria.

1. Diferentes hongos responden a distintos

compuestos o mezclas volátiles.

2. Los sitios de acción son distintos.

3. Los hongos poseen diferentes habilidades de

desintoxicación para metabolitos volátiles.

Efectos de los volátiles bacterianos sobre animales

Volátiles rizobacteriales

Escherichia coliStenotrophomonas maltophilia

Acanthamoeba castellanii

Fuente de

alimentación

Staphylococcus epidermidis Serratia marcescensPseudomonas aeruginosa

Impacto directo en el comportamiento de alimentación

B. subtilis, P. fluorescens, S. odorifera y Xanthomonas campestris pv vesicatoria

influyen negativamente en el crecimiento de A. castellanii y P. caudatum

Pseudomonas y otros microbiosalcoholes de cadena corta, cetonas, y ésteres de

diacetilo

Factores quimiotácticos naturales que influyen sobre el nematodo

Caenorhabditis elegans

dos tipos de neuronas

quimiosensoriales

Detectan fuentes de

alimentación

Redivivus y PanagrellusDisminuye gradualmente su motilidad al exponerse

a volátiles bacterianos

Cada especie tiene una reacción específica a los compuestos individuales, por lo tanto, ciertas cepas bacterianas tienen el potencial de ser agentes de biocontrol eficaces

contra los nematodos

ácidos carboxílicosésteres metílicos

Volátiles bacterianas Estimulantes

potentes de oviposición en

hábitats favorables

Aedes aegypti

Anopheles gambiae

Oviposición olor-dependiente bacteriana

epidemiología de insectos y control de mosquitos BIOACTIVOS VOLÁTILES

BACTERIANOS

ANIMALES VERTEBRADOS O CULTIVOS CELULARES

ácido butírico, ácido propiónico, ácido valérico, ácido isovalérico

EFECTO

S

Porphyromonas gingivalis, Prevotella loescheii, y Fusobacterium nucleatum

Deterioran la proliferación de linfocitos y la producción de citoquinas

Volátiles bacterianos que afectan plantas

No

ha s

ido

prob

ado

en la

agri

cultu

ra

A. thaliana-B. subtilis

:

Metabolismo primario

y secundario.

Respuesta al estrés,

Regulación hormonas.

26.000 transcripciones que

codifican la proteínas:Pared celular

Paradigmas: Auxinas.

Volátiles bacterianos que afectan a bacterias

Quorum sensing

Gram negativas:N-acyl homoserine lactones fatty acid derivatives Cyclic dipeptides

Gram positivas:Amino acidsModification peptidesbutyrolactone

Típica coloración roja de B. cepacia disminuye con la exposición de volatiles de S.odorifera y Serratia plymuthica.

Conclusiones

Resumir el conocimiento actual sobre los VOCs bacterianos y sus efectos.

Diversidad y complejidad de estructuras. Interacción bacteriana y otros organismos.

Dos aspectos importantes:

·Elucidación de nuevos productos naturales

·Análisis funcional entre las interacciones de poblaciones, comunidad y equilibrio ecológico

Gracias