Las bacterias del ácido acético (BAC) o “bacterias del vinagre” son un grupo con características metabólicas únicas, destaca la llamada Fermentación Oxidativa que consiste en la oxidación incompleta de cantidades masivas de diversos azúcares y alcoholes dando lugar a ácidos orgánicos que se depositan cuantitativamente en el medio, proceso de gran importancia industrial pues da lugar a productos tan reconocidos como el vinagre y los ácidos glucónicos, precursores de la vitamina c. El proceso radica en el espacio periplásmico a cargo de un grupos de deshidrogenasas membranales (flavoproteínas, quinoproteínas y quinohemoproteínas) que oxidan a sus sustratos en el exterior y ceden los electrones a la cadena respiratoria. Ejemplos notables son la alcohol deshidrogenasa (ADH) y la Aldehído deshidrogenasa (ALDH) que constituyen la vía de oxidación del etanol para producir ácido acético. Hemos demostrado que la ADH purificada de Gluconobacter diazotrophicus es una enzima de doble función, pues oxida alcoholes primarios (C2-C6) y también sus aldehídos correspondientes. Siendo lo más notable su mecanismo de reacción pues cataliza la doble oxidación obligada del etanol →→ ac. Acético, sin liberar acetaldehído al medio. Este mecanismo de acción enzimática sugeriría que la ADH, por si sola, podría ser responsable de la fermentación oxidativa del etanol, sin requerir la participación de la aldehído deshidrogenasa. Ante lo anterior, nuestra propuesta pretende dilucidar el papel que tiene la ALDH en la fermentación oxidativa de etanol y otros alcoholes primarios de cadena corta. Queremos saber si en la bacteria, la ADH es capaz de catalizar la doble oxidación del etanol y otros alcoholes primarios. Dos aproximaciones experimentales se plantean: a) Bioquímica: Una comparación cinética completa de la ADH y la ALDH, nos dará pistas de las condiciones en que operan una y la otra enzima en la oxidación de diversos aldehídos. Ya hemos encontrado diferencias fundamentales en pH óptimo y constantes cinéticas. El curso temporal de expresión para las dos enzimas, durante el crecimiento será otro aspecto. b) Genética. Sin duda, las preguntas planteadas deberán ser convenientemente resueltas mediante la obtención de mutantes a modo que no expresen ALDH. Técnicas de mutagénesis química no podrán ser usadas debido a que el fenotipo ALDH- no podría ser detectado por técnicas cromógenas de oxidación con acetaldehído, debido a que la ADH con su doble especificidad enmascararía el fenotipo negativo. Entonces será necesario generar el genotipo ALDH- por técnicas de mutagénesis más específicas, como la interrupción del gen que codifica para la subunidad catalítica con un casete de antibiótico Los resultados serán importantes para el esclarecimiento de las vías metabólicas que usan las BAC en la oxidación del etanol en particular y de otros alcoholes en general. Este estudio deberá generar resultados relevantes para la enzimología, la bioenergética bacteriana y muy posiblemente para la industria del vinagre y productos afines.

El proyecto pretende contribuir al esclarecimiento de las vías metabólicas utilizadas por la fermentación oxidativa de las bacterias del ácido acético, específicamente la vía de oxidación del etanol para producir ácido acético, importante producto industrial mejor conocido como vinagre. Hemos demostrado que la alcohol deshidrogenasa purificada a homogeneidad es una enzima de doble función capaz de reducir tanto alcoholes primarios como sus aldehídos correspondientes. No solo eso, su mecanismo de reacción propuesto nos indica que cataliza la doble oxidación obligada del etanol → → ac. acético, sin liberar el intermediario acetaldehído al medio. Nuestra propuesta pretende demostrar que en la bacteria la ADH es la responsable directa de la producción del ácido acético a partir de etanol sin intervención de la ALDH. Los resultados que serán generados serán importantes para la Fisiología Bacteriana, la Bioenergética y de la Enzimología de las Quinohemoproteínas de la membrana, un grupo de enzimas que es único de las bacterias del ácido acético y que además, en su conjunto y diversidad, es de gran importancia en las Industrias Fermentativas, con productos tan importantes como el ácido acético o vinagre, los ácidos glucónicos precursores de la vitamina c, la sorbosa y varios productos más. Dos alumnos habrán de obtener su doctorado, cuatro estudiantes obtendrán su Licenciatura en Biología y otro más iniciará su doctorado. Se espera la publicación de al menos dos trabajos durante la primera fase del proyecto.