Sesión 227

La trehalosa y la sacarosa protegen a la membrana y proteínas de una bacteria intacta durante la desecación

Sesión 227

Autor: Alejandra Bernabé-Allende* iD

Estudiante de Doctorado del Postgrado en Ciencias (Microbiología), Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Puebla, México. *alejandra.bernabeallende@viep.com.mx

DOI: http://doi.org/10.5281/zenodo.7023949

Fecha de publicación: 25 de agosto de 2022

Organizado y revisado por: Jesús Muñoz-Rojas (Instituto de Ciencias, BUAP).

Editado por: Ma Dolores Castañeda-Antonio (Instituto de Ciencias, BUAP).

https://zenodo.org/record/7023949#.Ywga_XZByUl

RESUMEN

La liofilización es utilizada para la preservación y almacenamiento de muestras biológicas, aunque su proceso causa algunos efectos no deseables como la desnaturalización de proteínas y la disminución del número de células viables. Para reducir estos efectos se han agregado sustancias protectoras como la sacarosa, glicerol y dimetil sulfoxido, antes de la liofilización. Los disacáridos no reductores como la trehalosa protegen a la membrana de los efectos de la congelación y desecación [1]. Durante la liofilización las células experimentan cambios en el estado físico de los lípidos de la membrana y cambios en la estructura de las proteínas. Las interacciones de las cabezas polares de los lípidos de la bicapa provocan que se empaqueten y aumenta la interacción entre los grupos acilo de los fosfolípidos, como resultado la bicapa pasa de estado líquido cristalino a una fase de gel a temperatura ambiente; durante esta transición hay regiones de la membrana que son afectadas provocando que al momento de la rehidratación estos defectos provoquen inestabilidad en la membrana [1]. Al adicionar un disacárido como la trehalosa antes de la desecación disminuye la temperatura de transición (Tm) al remplazar a las moléculas de agua, previniendo la fase de transición y el daño a la membrana [1]. En Escherichia coli DH5α y Bacillus thuringiensis HD-1, al agregar trehalosa o sacarosa antes de la liofilización se previene el aumento de la Tm e incluso se mantiene cerca de la Tm de la célula hidratada, también se previenen cambios en la estructura de las proteínas. En el trabajo de Leslie et al., (1995) se evaluó si la trehalosa o la sacarosa pueden acceder al citosol [1], se observó que al resuspender a las células con trehalosa 100 mM, la Tm fue menor en comparación con células sin protector, además ocurrió una acumulación de trehalosa en el interior citoplásmico, lo que podría indicar que esta molécula puede proteger a la célula desde ambos lados de la membrana. Por otra parte, se obtuvo que a células que fueron sometidas a liofilización en presencia de un protector de sacarosa o trehalosa tienen un mayor porcentaje de supervivencia en comparación con las que no tienen el protector. Aun cuando las células son expuestas a la luz, humedad o aire se observa que la supervivencia aumenta y prácticamente no hay disminución en la viabilidad. El hecho de que la adición de trehalosa o sacarosa en muestras de E. coli y B. thuringiensis antes de la liofilización puede incrementar la viabilidad de la célula, se atribuye a la capacidad de estos azucares para disminuir la temperatura de transición de fase y mantener la estructura de las proteínas aún en estado desecado. Las sustancias que se utilicen para incrementar la tolerancia la desecación de las bacterias, deben de proteger a las membranas y a las proteínas, en el trabajo de Leslie et al., (1995), se muestra como los disacáridos trehalosa y sacarosa cumplen con este requisito [1].

Palabras clave: tolerancia a la desecación; liofilización; bacterias; disacáridos no reductores.

REFERENCIA

Leslie SB, Israeli E, Lighthart B, Crowe JH, Crowe LM. Trehalose and sucrose protect both membranes and proteins in intact bacteria during drying. Appl Environ Microbiol. 1995 Oct;61(10):3592-7. doi: 10.1128/aem.61.10.3592-3597.1995. PMID: 7486995; PMCID: PMC167656