Evaluación de la expresión de genes asociados a la biosíntesis y captación de sideróforos durante la decoloración de colorantes mono, di y triazoicos con Shewanella xiamenensis LC6

Abstract

En este estudio se evaluó la capacidad de S. xiamenensis LC6 para degradar colorantes de diferente complejidad estructural: Anaranjado de metilo (monoazoico), Rojo Congo (diazoico) y Azul directo 71 (triazoico). Asimismo, se analizó el efecto de la concentración de extracto de levadura (0.5, 1, 3 y 5 g/L) y del colorante (0.4, 0.6, 0.8 y 1 mM) sobre la eficiencia de decoloración. La investigación también se centró en evaluar la expresión de genes asociados a la síntesis y captación de sideróforos, específicamente iucA/iucC, iucD, fhuE_1 y fhuF, mediante RT-qPCR para evidenciar si varían según la complejidad del colorante, lo que sugeriría un mecanismo dependiente de la quelación de hierro para la degradación. Los ensayos de decoloración evidenciaron que S. xiamenensis LC6 presenta una alta eficiencia en la degradación de los tres colorantes azoicos enfrentados, directamente influenciada por la disponibilidad de sustrato, así como por la concentración y complejidad estructural del colorante. En todos los casos, el incremento de la concentración de extracto de levadura mejoró la velocidad y el porcentaje de decoloración, alcanzándose valores superiores al 90 % con 3 y 5 g/L. Por otro lado, en los ensayos realizados a diferentes concentraciones de colorante, la cepa mantuvo una elevada capacidad de decoloración. En general, la cepa mostró una respuesta óptima en concentraciones entre 0.4 y 0.8 mM, alcanzando decoloraciones superiores al 90 % en periodos de incubación de 8 a 36 horas, según la complejidad del colorante. Por el contrario, a concentraciones más altas (1 mM), se observó una ligera reducción en la eficiencia. Por otra parte, mediante el análisis de la expresión génica se determinó una regulación predominantemente negativa de los genes siderofóricos (iucA/iucC, iucD, fhuE_1 y fhuF), destacando una fuerte subexpresión general frente al Rojo Congo (log₂FC −2.7 a −3.5), una represión moderada con el Azul directo 71 (−0.8 a −0.9) y una modulación selectiva ante el Anaranjado de metilo, donde iucA/iucC se sobreexpresó (0.86) mientras iucD y fhuF se reprimieron (−2.09 y −1.45). Estos resultados sugieren que la respuesta siderofórica de S. xiamenensis LC6 podría estar modulada por la naturaleza estructural del colorante, participando de manera diferencial en el proceso de degradación. La subexpresión generalizada observada frente al Rojo Congo indicaría una respuesta adaptativa orientada a conservar energía y priorizar mecanismos de defensa frente al estrés oxidativo, antes que a la captación activa de hierro mediante sideróforos. En cambio, la sobreexpresión de iucA/iucC en presencia de Anaranjado de metilo y la escasa variación con Azul directo 71 apuntan a una regulación dependiente de la composición química y el nivel de toxicidad del colorante. En conjunto, los datos obtenidos sugieren que S. xiamenensis LC6 podría satisfacer su demanda de hierro a través de rutas alternativas a la siderofórica, como el sistema FeO, especialmente bajo condiciones microaerofílicas y en presencia de extracto de levadura como fuente de hierro biodisponible.