Caracterización fenotípica del potencial biotecnológico de Listeria costaricensis para el aprovechamiento de xilosa

En Costa Rica, el sector económico primario genera anualmente más de 6,3 millones de toneladas de
residuos agroindustriales, presentando desafíos ambientales y económicos que requieren soluciones
biotecnológicas para su aprovechamiento. La xilosa es uno de los componentes abundantes en este tipo
de residuos. Algunos microorganismos pueden metabolizar este azúcar para producir diversos
compuestos de interés industrial como biocombustibles, entre otros. En investigaciones previas, realizadas
en el TEC, se encontró, mediante herramientas in silico, que el genoma de la bacteria autóctona Listeria
costaricensis, presenta un clúster de genes asociado a una vía metabólica completa para la degradación
de xilosa. Consecuentemente, a nivel fenotípico, las pruebas bioquímicas de fermentación de
carbohidratos revelaron que es capaz de fermentar D-xilosa como fuente de carbono. Adicionalmente, se
ha postulado que L. costaricensis es una bacteria inocua, ya que su genoma carece de algunas secuencias
génicas relacionadas con patogenicidad, lo cual también es consistente con los resultados de algunas
pruebas fenotípicas muy básicas realizadas previamente, según las cuales L. costaricensis es incapaz de
producir hemólisis en medios de cultivo, así como de invadir células epiteliales HeLa bajo condiciones muy
puntuales y específicas. Considerando que L. costaricensis solo se ha reportado en Costa Rica, podría
pensarse que está bien adaptada a nuestras condiciones ambientales, y que podría ser de utilidad para
lograr un mayor aprovechamiento de los residuos agroindustriales generados anualmente en nuestro país.
Sin embargo, la caracterización fenotípica realizada en proyectos anteriores: 1-no permitió conocer los
productos que podría generar esta bacteria a partir del metabolismo de la xilosa ni tampoco sus
rendimientos; 2-no fue lo suficientemente robusta para demostrar, mediante distintas metodologías y
modelos, que L. costaricensis es 100% inocua. Por lo tanto, la presente propuesta busca dar continuidad
a las investigaciones realizadas previamente. Para ello se propone: 1- realizar ensayos de expresión
génica, para confirmar que algunos genes estratégicos para degradación de xilosa encontrados in silico
se expresan correctamente, 2-realizar ensayos in vitro de degradación de xilosa, para identificar los
metabolitos obtenidos y evaluar su rendimiento y aplicabilidad a nivel industrial, 3-implementar nuevos
ensayos de virulencia para evaluar capacidad de adhesión a células eucariotas, para corroborar la
inocuidad de L. costaricensis, ya que esto es crucial para que pueda ser utilizada de forma segura a nivel
industrial y ambiental, 4-evaluar la capacidad de L. costaricensis para producir biopelículas. Esta bacteria
fue encontrada en un desagüe industrial, lo que sugiere que podría formar biopelículas. Es importante
corroborar esta capacidad, ya que esto influye en el diseño de los parámetros de operación de un eventual
bioproceso. La propuesta se enmarca en los Ejes de Conocimiento Estratégicos del TEC de Hábitat e
Industria. Además, coincide con los Objetivos de Desarrollo Sostenible 7 y 12, y se orienta a resolver
problemas específicos señalados por el Estado de la Nación, como falta de “Armonía con el ambiente”,
calentamiento y patrones insostenibles en el uso de los recursos naturales. Por último, se ajusta al área
estratégica de “Bioecnomía” del Plan Nacional de Ciencia, Tecnología y Desarrollo 2022-2027 del MICITT.

Caracterizar fenotípicamente la bacteria L. costaricensis
para la producción segura y eficiente de biocompuestos a partir de residuos
agroindustriales en Costa Rica.

Biotecnología Ambiental