Ingeniería genética de los sistemas de secreción tipo VI para el biocontrol de patógenos de plantas

En las últimas décadas, la búsqueda y aislamiento de microorganismos que presenten propiedades de biocontrol y promoción del crecimiento vegetal ha sido la estrategia clásica para lograr el objetivo de una agricultura más ecológica y sostenible. Para ello, se ha aislado una gran cantidad de rizobacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPR) y microorganismos de biocontrol, destacando los de los géneros Pseudomonas y Bacillus que codifican una gran variedad de metabolitos secundarios activos frente a patógenos bacterianos y fúngicos. En concreto, algunas de las cepas que se proponen utilizar en este proyecto han mostrado potencial desde el punto de vista agrícola ya que confieren propiedades interesantes en PGPR y biocontrol. En los últimos años, las tecnologías -ómicas han revolucionado la ciencia, ya que proporcionan una gran cantidad de datos para una visión más completa de un nicho específico. La metabolómica, la transcriptómica y la metagenómica, incluido el análisis de microbiomas, son tres de las tecnologías más relevantes desarrolladas en el siglo XXI y, junto con la creciente capacidad de análisis de datos, están mejorando nuestra comprensión de sistemas complejos, desde el intestino de los mamíferos hasta el suelo. Los sistemas de secreción bacteriana han sido ampliamente estudiados en los últimos años. Estos sistemas permiten la liberación de moléculas y efectores específicos. Específicamente, el sistema de secreción tipo VI (T6SS) es una nanomáquina similar a una jeringa que se encuentra comúnmente en las bacterias Gram-negativas que inyectan efectores en las células procariotas y eucariotas, modulando así las interacciones entre especies y entre reinos en el mismo nicho ecológico. Para eso, las bacterias portadoras de T6SS requieren contacto de célula a célula con la célula objetivo. Una vez reconocida la diana, se activa el T6SS y se inyectan toxinas en la célula diana provocando su muerte. Este sistema ha sido profundamente estudiado en los últimos años y se ha descrito un vasto arsenal de sistemas toxina-antitoxina (TA) que son liberados por T6SS, sin embargo, su relevancia desde el punto de vista biotecnológico ha surgido recientemente. Hasta el momento, solo se han desarrollado pruebas de concepto sobre el potencial de T6SS como aplicaciones biotecnológicas. Los antecedentes obtenidos a lo largo de años de experiencia trabajando con PGPR y bacterias de biocontrol, la aplicación de metabolómica y transcriptómica a microorganismos del suelo, y los nuevos resultados obtenidos de T6SS e interacciones interespecies me permiten proponer una nueva línea de investigación centrada en la aplicación de la biología sintética para desarrollar nuevas herramientas biotecnológicas para su aplicación en la agricultura. Específicamente, este proyecto de investigación se llevará a cabo en resultados anteriores no publicados en los que he desarrollado con éxito un chasis bacteriano de prueba de concepto con propiedades de biocontrol y PGPR para expresar y secretar selectivamente efectores bajo promotores inducibles en condiciones de laboratorio. Esto, en combinación con el uso de técnicas de última generación y colaboraciones internacionales, será el punto inicial para un sistema más complejo donde se aplicarán nuevos promotores inducidos por metabolitos específicos de patógenos bacterianos y fúngicos, y nuevas toxinas, proteínas y los metabolitos secundarios se inyectarán usando T6SS.