Regulación global de la expresión génica y metabolismo de bacterias de origen ambiental

Nuestro grupo investiga los mecanismos moleculares y evolutivos que permiten a las bacterias adaptarse a ambientes complejos y contaminados, así como las estrategias que emplean las comunidades microbianas para degradar contaminantes emergentes y contribuir a procesos de biorremediación. Nuestro objetivo es comprender cómo la regulación global de la expresión génica, la plasticidad metabólica y la cooperación entre microorganismos determinan la capacidad de los microbiomas ambientales para responder a las presiones selectivas derivadas de la actividad humana, y utilizar este conocimiento para desarrollar nuevas herramientas biotecnológicas aplicadas a la sostenibilidad y la economía circular.

Históricamente, el laboratorio ha utilizado Pseudomonas putida como organismo modelo para estudiar la regulación global del metabolismo y la adaptación a la disponibilidad de nutrientes. Esta investigación ha permitido caracterizar en profundidad los sistemas reguladores NtrBC y CbrAB, responsables de la respuesta a la limitación de nitrógeno y carbono, respectivamente. Mediante aproximaciones integradas de transcriptómica, proteómica, metabolómica y genética funcional hemos definido la red reguladora controlada por estos sistemas, estableciendo las conexiones entre la represión catabólica, pequeños ARN reguladores, factores sigma alternativos y otros mecanismos globales que coordinan la adaptación metabólica de Pseudomonas a condiciones ambientales cambiantes. Estos estudios han convertido al sistema CbrAB en uno de los modelos mejor caracterizados dentro del género Pseudomonas y han proporcionado nuevas herramientas para comprender la fisiología de bacterias ambientales y patógenas.

En la actualidad, nuestra investigación se centra en el estudio de la biodegradación de contaminantes emergentes mediante consorcios bacterianos, una aproximación que reconoce que la degradación de compuestos complejos raramente depende de una única especie, sino de la interacción metabólica entre comunidades microbianas. Analizamos microbiomas procedentes de ambientes contaminados para identificar poblaciones capaces de degradar contaminantes farmacéuticos, antibióticos, compuestos industriales y materiales plásticos, incluyendo PET, poliuretanos y otros polímeros recalcitrantes. Nuestro objetivo es comprender cómo evolucionan estos consorcios, cómo se distribuyen las rutas metabólicas entre las distintas especies y qué mecanismos de cooperación, competencia y transferencia horizontal de genes favorecen la adquisición de nuevas capacidades degradadoras.

Para ello combinamos técnicas de microbiología clásica con aproximaciones de metagenómica, metatranscriptómica, evolución experimental, genómica comparada y biología de sistemas, permitiendo identificar tanto los microorganismos implicados como las funciones metabólicas activas en cada etapa del proceso de biodegradación. 

A largo plazo, el objetivo del grupo es integrar el conocimiento generado sobre regulación génica, evolución microbiana y funcionamiento de comunidades bacterianas para diseñar consorcios sintéticos y plataformas biotecnológicas capaces de acelerar procesos de descontaminación ambiental, valorización de residuos y producción sostenible de compuestos de interés industrial, contribuyendo al desarrollo de soluciones innovadoras para la transición ecológica y la bioeconomía circular.