Aislamiento y cultivo de microorganismos desde ambientes extremos:

El Laboratorio de Microorganismos Extremófilos ha realizado el aislamiento de microorganismos de origen ambiental, determinando las condiciones mínimas viables de proliferación, además, de identificar los requerimientos de nutrientes y condiciones físico-químicas adecuadas para el desarrollo de los microorganismos extremófilos en estudio.

XLAB cuenta con un equipo de científicos especializado en cultivo, selección, caracterización microbiológica e identificación molecular de los microorganismos extremófilos. Teniendo el equipamiento y la experiencia científica para realizar este cometido. 

Determinación capacidades fenotípicas bacterianas de interés biotecnológico: 

A través de estudios microbiológicos es posible determinar la presencia de biomoléculas y capacidades biológicas de interés biotecnológico, como: 

Actividad enzimática: Proteolítica, amilolítica, lipolítica, entre otras. 

• Resistencia a agentes químicos. 
• Producción de metabolitos de interés.
• Resistencia a altas temperaturas.

Secuenciación de genomas de microorganismos extremófilos:

Desde los microorganismos cultivados y/o caracterizados molecularmente se han realizado sus respectivas secuenciaciones genómicas. De esta manera es posible determinar genéticamente a través de reconstrucción de rutas metabólicas el potencial biotecnológico del microorganismo en estudio, esta información adicional es importante ya que permite complementar la data fenotípica recopilada previamente. 

Anotación de genes y reconstrucción de rutas metabólicas desde genomas secuenciados:

Desde la información obtenida producto de la secuenciación de genomas es posible realizar la identificación de secuencias codificantes y elementos genéticos, con el uso de herramientas bioinformáticas específicas. Una aproximación a la caracterización metabólica de los microorganismos en estudio, es a través de la reconstrucción bioinformática de rutas metabólicas, esto permite identificar genes claves presentes en determinados procesos metabólicos.   

Búsqueda de nuevas extremoenzimas de interés industrial: 

Utilizando las aproximaciones fenotípicas y análisis genéticos es posible identificar enzimas de interés biotecnológico desde microorganismos extremófilos. Con esta información se amplifica una determinada secuencia codificante y posteriormente es transferida a otros microorganismos para aumentar la eficiencia de expresión, a través de tecnología de ADN recombinante. El Laboratorio de Microorganismos Extremófilos ha optimizado la expresión recombinante de termoenzimas de interés biotecnológico, óptimamente activas entre 50-80ºC.

Diseño y elaboración de sistemas de expresión en Thermus thermophilus y Parageobacillus thermoglucosidasius:

Los nuevos sistemas de expresión generados por el equipo del Laboratorio de Microorganismos Extremófilos utilizan las bacterias Thermus thermophilus y Parageobacillus thermoglucosidasius, estos sistemas han sido desarrollados con aplicabilidad científica y biotecnológica. A través de estos sistemas de expresión se han producido exitosamente un set de nuevas enzimas termoestables con aplicación biotecnológica/industrial.

Ingeniería metabólica de microorganismos termófilos:

Utilizando técnicas de edición de genomas a través de la tecnología CRIPSR-Cas9 es posible editar genes claves de rutas metabólicas, lo que permite el direccionamiento enzimático para la generación o potenciamiento de alguna capacidad específica en un microorganismo extremófilo. Esta tecnología es aplicable en diversos procesos biotecnológicos o productivos a nivel industrial. 

El equipo de XLAB está utilizando esta tecnología para potenciar la capacidad de producir etanol en condiciones de microaerofilia en altas temperaturas de un microorganismo termófilo.

Biodegradación de agentes contaminantes:

Utilizando la capacidad de biodegradación de agentes contaminantes presentes en diversos organismos, XLAB está utilizando técnicas de ADN recombinante para generar microorganismos extremófilos potenciados para la biodegradación de agentes contaminantes como polímeros sintéticos; como es el caso de los plásticos derivados de hidrocarburos. 

Red NEXER: Network for Extreme Enviroment Research:

Red colaborativa de investigación de ambientes extremos, conformados por investigadores de la Universidad de la Frontera, Universidad de Magallanes y Universidad de Antofagasta.  

Rhizosphere Extreme Microbiome Consortium (REMC):

Una red nacional con un enfoque multiómico para el diseño, construcción y prospección racional de consorcios microbianos de plantas de ambientes extremos para mitigar la mega sequía en Chile. Asociación investigativa entre las Universidades de Valparaíso, Universidad de La Frontera y Universidad de Antofagasta.

Biología sintética de microorganismos extremófilos:

El Laboratorio de Microorganismos Extremófilos está trabajando en el diseño y selección de componentes mínimos necesarios para la generación de un “chasis genético”. El objetivo de X-LAB es generar microorganismos sintéticos con capacidades extremófilas, lo que puede tener una multiplicidad de aplicaciones biotecnológicas. 

Impacto en Ciencias:

• Búsqueda, expresión y caracterización de nuevas biomoléculas provenientes de microorganismos extremófilos, que pueden ser utilizados en procesos nuevos biotecnológicos.
• Formación de capital humano avanzado.
• Obtener nueva información de los componentes moleculares de los microorganismos aislados desde la región de Antofagasta. 
• Aislamiento, caracterización y secuenciación genómica de nuevos microorganismos extremófilos aislados desde la región de Antofagasta.

Impacto a la comunidad:

• Valorización de riquezas biotecnológicas presentes en diversos ecosistemas de la Región de Antofagasta.
• Difusión de hallazgos científicos en ferias de exposición/divulgación científica a la comunidad.
• Creación de un nuevo Spin-off biotecnológico en la región de Antofagasta
• Estrategias tecnológicas para eliminar y/o biodegradar agentes contaminantes en el ecosistema.

Director de laboratorio

• Dr. Pedro Zamorano Molina

Investigadora Asociada:

• Dra. Bernardita Valenzuela

Encargado administrativo y Lab. manager:

• Mg. Francisco Solis Cornejo

Profesionales Proyecto

• David Gutierrez
• Giovanni Gahona
• Mayra Cayo

Asistente de Investigación

• Javier Gonzalez

Estudiante tesista de Pregrado Carrera de Bioquímica:

• Sheyla Choque Ballon

• Rhizosphere Extreme Microbiome Consortium (REMC) - ANID: Ejecución 2022-2023, es una red nacional con un enfoque multiómico para el diseño, construcción y prospección racional de consorcios microbianos de plantas de ambientes extremos para mitigar la mega sequía en Chile. Asociación investigativa entre las Universidades de Valparaíso, Universidad de La Frontera y Universidad de Antofagasta.
• VIU20P0029 MB Thermosystems: Molecular bricks for thermoenzymes expression. VIU-FONDEF-ANID: Ejecución 2021-2022: Proyecto que busca optimizar un sistema de expresión para la producción de lipasas y esterasas de interés biotecnológico.
• Semillero de Investigación UA: Ejecución 2019-2022 “Ingeniería metabólica a través de biología sintética de una bacteria etanologénica termófila, Geobacillus sp. cepa C3: Optimización para la producción de bioetanol”, dirigido por el Dr. Pedro Zamorano.