RESUMEN
RESUMEN En el trabajo se estudió un consorcio microbiano metanogénico de una mina de carbón de la cuenca de Bogotá en Colombia. Se establecieron cultivos de enriquecimiento de carbón ex situ para el crecimiento y la producción de gas de novo. El gas biogénico producido por los cultivos se analizó mediante cromatografía de gases con detectores de ionización de llama y conductividad térmica. Los cultivos se utilizaron para aislar estirpes microbianas y para generar bibliotecas del gene 16S rARN empleando de cebadores de bacteria y de arquea. El análisis de cromatografía de gases mostró producción de metano a 37 oC, pero no a 60 oC, donde el CO2 fue el componente principal del gas biogénico. El análisis de la secuencia del gen 16S rARN de estirpes microbianos y de las bibliotecas de clones, estableció que el consorcio microbiano metanogénico estuvo formado por especies de bacterias de los géneros Bacillus y Gracilibacter más la arquea del género Methanothermobacter. El consorcio microbiano metanogénico identificado es potencialmente responsable de la generación de gas biogénico en la mina de carbón La Ciscuda. Los resultados sugirieron que los metanógenos de este consorcio producían metano por vía hidrogenotrófica o de reducción de CO2.
ABSTRACT The work studied the methanogenic microbial consortium in a coal mine from the Bogotá basin in Colombia. Ex situ coal-enrichment cultures were established for in vitro growth and de novo gas production. Biogenic gas produced by cultures was analyzed by gas chromatography using thermal conductivity and flame ionization detectors. Cultures were used to isolate microbial specimens and to generate 16S rRNA gene libraries employing bacterial and archaeal primer sets. The gas chromatographic analysis showed methane production at 37 oC, but not at 60 oC, where CO2 was the major component of the biogenic gas. 16S rRNA gene sequence analysis of microbial isolates and clone libraries established that the methanogenic microbial consortium was formed by bacteria species from Bacillus and Gracilibacter genera plus archaea from the Methanothermobacter genus. This meth-anogenic microbial consortium was potentially responsible for biogenic gas generation in La Ciscuda coal mine. The results suggested that these methanogens produced methane by hydrogenotrophic or CO2 reduction pathways.
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Las características fisicoquímicas de la lignina y su compactación con la celulosa han dificultado la explotación biotecnológica de enormes cantidades de biomasa vegetal. Las lacasas constituyen una subfamilia de oxidasas multicobre que intervienen en la despolimerización de la lignina. Si bien han sido ampliamente caracterizadas en los hongos, los estudios de la diversidad y las funcionalidades de las lacasas en los procariotas se han centrado especialmente en isoformas enzimáticas de Streptomyces sp. En este trabajo se aislaron 20 cepas de actinobacterias del suelo. La actividad lacasa de 17 de ellas fue evidenciada en ensayos cualitativos con guayacol y dos cepas seleccionadas fueron caracterizadas en detalle. Las pruebas morfológicas y el análisis de las secuencias del gen 16S rRNA apuntan a que estos dos aislados pertenecen a los géneros Tsukamurella y Cellulosimicrobium. En cultivo sumergido con agitación, AC01 (Tsukamurella sp.) expresó una máxima actividad de oxidación de ABTS (2,2-azino-bis-(3-etilbenzotiazolin-6-sulfonato) de 108 U/L. Por otra parte, AC18 (Cellulosimicrobium sp.) que había exhibido una actividad oxidativa de guayacol superior a las 16 cepas restantes y demostró ser resistente a niveles tóxicos de cobre, logró un valor máximo de oxidación del ABTS de 0,56 U/L. Estos resultados sugieren que en el aislado AC18 operaría un fenómeno de especificidad de sustrato o de inductor, regulador de la expresión y de la actividad lacasa cuantificable. La caracterización genómica y funcional de las lacasas de nuevas actinobacterias lignocelulósicas ampliará la gama de centros redox con aplicaciones biotecnológicas específicas, además de facilitar el establecimiento de sus relaciones evolutivas con las eucariotas.
The physicochemical characteristics of lignin and its compaction with cellulose have restricted the biotechnological exploitation of enormous amounts of plant biomass. Laccases are a subfamily of multicopper oxidases involved in lignin depolymerization. Although they have been extensively characterized in fungi, studies of the diversity and functions of laccases in prokaryotes are mainly on enzyme isoforms of Streptomyces sp. In this work we isolated 20 strains of soil actinomycetes. The laccase activity of 17 of them was evidenced in qualitative assays with guaiacol, and two selected strains were characterized in detail. The morphological evidence and the analysis of the 16S rRNA gene sequences suggest that these two isolates belong to the genera Tsukamurella and Cellulosimicrobium. In submerged cultures with shaking, AC01 (Tsukamurella sp.) exhibited a maximal oxidation activity of ABTS (2,2 '-azino-bis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonate) of 108 U/L. On the other hand, AC18 (Cellulosimicrobium sp.) that exhibited a higher oxidative activity of guaiacol than the other 16 isolated strains and showed resistance to toxic levels of copper, reached a maximum ABTS oxidation rate of 0.56 U/L. These results suggest that in AC18 operates a mechanism of substrate or inducer specificity, regulating the measurable laccase activity and laccase gene expression. Genomic and functional characterization of laccases of new ligninolytic actinomycetes may help to extend the range of redox centers with specific biotechnological applications, as well as establishing their evolutionary relationships with eukaryotes.
