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P9902819 MÉTODO PARA LA INCORPORACIÓN ESTABLE DE LA CAPACIDAD DE OXIDACIÓN DE HIDRÓGENO A BACTERIAS GRAM NEGATIVAS Descripción Un grupo de investigación multidisciplinar formado por investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas ha desarrollado un método para transferir un sistema de reciclado de hidrógeno a distintas especies de Rhizobium y otras bacterias Gram negativas, mediante la construcción de un fragmento de ADN de 19 kb que contiene los genes de la hidrogenasa y que puede ser movilizado fácilmente como un único fragmento de restricción. La actividad de fijación de nitrógeno atmosférico por la nitrogenasa origina el desprendimiento de hidrógeno, disminuyendo el rendimiento energético del proceso. La presencia de actividad hidrogenasa, descrita en algunas cepas de Rhizobium, mejora dicha eficiencia energética. Mediante la aplicación de este procedimiento se transfiere un sistema de reciclado de hidrógeno a distintas especies de Rhizobium y otras bacterias Gram negativas. En concreto, el método se basa en el empleo de un minitransposón que incluye los genes de R. leguminosarum implicados en la síntesis de hidrogenasa, junto con un gen marcador de resistencia, que puede ser eliminado posteriormente. Mediante el empleo de este minitransposón se logra la obtención de cepas de bacterias de la familia Rhizobiaceae, capaces de oxidar todo el hidrógeno producido por la nitrogenasa. La introducción de esta construcción en bacterias de la familia Rhizobiaceae se realiza mediante transposición al genoma, donde se mantiene de forma estable. Las bacterias así modificadas inducen altos niveles de actividad hidrogenasa en los nódulos radiculares de leguminosas. Esta estrategia permite la obtención de cepas útiles como inoculantes rizobianos mejorados. La capacidad de oxidar hidrógeno en Rhizobium está mediada por un sistema enzimático cuyo componente esencial es una hidrogenasa de tipo FeNi. El método, asimismo, es capaz de eliminar los genes de resistencia a antibióticos (espectinomicina), del genoma de las cepas a las que se incorpora el transposón. Mapa génico de la región completa de ADN para la síntesis de la hidrogenada. Esquema del plásmido que contiene el transposón construido. Innovación/Ventajas Este método constituye un sistema de mejora de inoculantes rizobianos para leguminosas, el cual: · Supone un sistema eficiente para la integración genómica estable de fragmentos de DNA de unas 20 Kb que no había sido descrito con anterioridad. · Describe la construcción de un minitransposón capaz de movilizar un fragmento de más de 20 kb y que incorpora una nueva característica de relevancia simbiótica. · Aporta datos sobre la expresión de los genes de hidrogenasa de Rhizobium leguminosarum en Mesorhizobium loti y en Bradyrhizobium japonicum, especies rizobianas en las que no se conocía la posibilidad de incorporar estos genes de forma efectiva. Asimismo, permite: · · · · · Reducir la dependencia de los fertilizantes nitrogenados en los cultivos de leguminosas. Disminuir la contaminación por nitratos asociada a la fertilización nitrogenada. Mejorar la eficiencia energética al ser capaz de reciclar el hidrógeno producido por la nitrogenasa. Incrementar la productividad de los cultivos de leguminosas. Obtener un sistema que permite la incorporación estable de este sistema genético a cepas rizobianas carentes de la capacidad de oxidar hidrógeno. · Reciclar el hidrógeno producido por la nitrogenasa gracias a la inserción del transposón, resultando así en nódulos que no desprenden hidrógeno. Situación de la propiedad intelectual Patente española P9902819 concedida en 2005. Patente en copropiedad entre la Universidad Politécnica de Madrid y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas. Inventor/es José Manuel Palacios Alberti Dpto. Biotecnología ETSI Agrónomos Universidad Politécnica de Madrid [email protected] Tomás Andrés Ruiz Argüeso Dpto. Biotecnología ETSI Agrónomos Universidad Politécnica de Madrid Enlaces de interés http://www.bit.etsia.upm.es/ María Elena Bascones Merino Dpto. Biotecnología ETSI Agrónomos Universidad Politécnica de Madrid Juan Imperial Ródenas Consejo Superior de Investigaciones Científicas
