Engineering Bdellovibrio bacteriovorus as a Predatory Chassis for Microbial Biotechnology strategies

Abstract

Bdellovibrio bacteriovorus HD100, una bacteria Gram-negativa que depreda a otras bacterias Gram-negativas, se caracteriza por su pequeño tamaño (0.2–0.5 μm por 0.5–2.5 μm) y su alta velocidad (alcanzando hasta 160 μm por segundo). Exhibe un particular ciclo celular compuesto por: 1) una fase de ataque de vida libre, en la que busca y se ancla a la membrana de su presa, y 2) una fase intraperiplásmica de crecimiento, en la que, después de invadir el periplasma de la presa y dar lugar al bdelloplasto, consume los componentes de la presa creciendo en forma de filamento. Una vez que los nutrientes se han agotado, el filamento “septa” de forma sincronizada en células hijas, que lisan los restos de la presa y entran de nuevo en la fase de ataque. Debido a su amplio rango de presa, su capacidad para depredar a bacterias patógenas, y considerando el creciente problema de resistencia a antibióticos, se ha propuesto su uso como “antibiótico vivo” en campos como la agricultura, la acuicultura o la medicina. Más allá de estas aplicaciones, B. bacteriovorus HD100 podría ser utilizado en industrias biotecnológicas, tanto para su uso como herramienta lítica para liberar productos intracelulares (como los polihidroxialcanoatos o PHAs) como fuente de enzimas hidrolíticas. Sin embargo, su uso industrial implica una serie de limitaciones que han sido abordadas en esta tesis doctoral...Bdellovibrio bacteriovorus HD100, a Gram-negative bacterium that preys on other Gram-negative bacteria, is characterized by its small size (0.2 – 0.5 μm by 0.5–2.5 μm)and its high speed (reaching up to 160 μm per s). It exhibits a unique lifecycle comprising:1) a free-living attack phase, during which it seeks and attaches to the membrane of its prey, and 2) an intraperiplasmic growth phase, where, after invading the prey’s periplasm and forming the bdelloplast, it consumes the prey's components growing as a filament.Once nutrients are depleted, the filament septates synchronously into daughter cells, which lyse the prey remains and re-enter the attack phase. Due to its broad prey range, its ability to prey on pathogenic bacteria, and especially considering the rising problem of antibiotic resistance, it has been proposed as “living antibiotic” in fields like agriculture, aquaculture, and medicine. Beyond these applications, B. bacteriovorus HD100 could be used in biotechnological industries, both as a lytic tool for the release of intracellular products (such as polyhydroxyalkanoates or PHAs) and as a source of hydrolyticenzymes. However, its industrial use involves a series of limitations that have been addressed in this doctoral thesis...