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En este artículo, se utilizaron tres cepas diferentes de P. aeruginosa para representar tres filogrupos, cada uno con diferentes niveles de producción de RL y proporciones de mRL y dRL. Estas cepas incluyen PAO1 (un aislado de herida de Australia, 195522), PA14 (un aislado de planta de los EE. UU., 197723) y PA7 (un aislado clínico de Argentina, 201024). Como control negativo, se empleó el mutante PAO1 rhlA, que es incapaz de producir RL. Todas las cepas se cultivaron durante 24 h en medio PPGAS, específicamente diseñado para promover altos niveles de RL25, a 37 °C. Los cultivos de PPGAS se inocularon a una densidad óptica de 0,05 a 600 nm utilizando un medio LB26 durante la noche. Por lo general, las cepas de P. aeruginosa alcanzan una densidad óptica de 2 medida a 600 nm en medio PPGAS después de 24 h, lo que corresponde aproximadamente a 1 x 109 bacterias por mL. Para recolectar los sobrenadantes de cultivo para la detección y cuantificación de RL, los cultivos se centrifugaron a 3.000 x g a 4 °C durante 15 min, y se desechó el pellet celular. Los resultados obtenidos utilizando estos dos métodos (Figura 2 y Figura 3) ilustran que tanto los tipos de RL producidos por cada cepa como la cantidad de su producción difieren entre las tres cepas analizadas. Como se muestra en la Figura 2, PAO1 produce aproximadamente 30% mRL y 70% dRL, mientras que PA14 produce una proporción igual de 50% mRL y 50% dRL, y PA7 produce exclusivamente mRL. Este perfil de producción de RL es consistente con informes anteriores12,14.
La Figura 3A ilustra la cantidad de equivalentes de ramnosa presentes en la RL producidos por cada uno de estos tres tipos de cepas. A partir de las cantidades de ramnosa detectadas, es evidente que la cepa PA14 produce la mayor cantidad de RL, mientras que la cepa PA7 produce la menor cantidad. Sin embargo, estos resultados por sí solos no pueden utilizarse para estimar la concentración en μM de RL producida por cada cepa. Además, el método del orcinol por sí solo no puede proporcionar una concentración aproximada de RL, ya que se basa en la caracterización de las proporciones de mRL y dRL producidas por cada cepa de interés. Por lo tanto, para obtener una estimación de la concentración en μM de RL, se debe considerar la proporción de cada tipo de RL determinada en el TLC, y se debe incluir una curva estándar con diferentes concentraciones de ramnosa (Figura 3B).
De hecho, el método orcinol se puede utilizar para cuantificar la concentración de RL cuando solo se produce un tipo de este biosurfactante. En tales casos, la concentración en μM de la ramnosa detectada corresponde directamente a la concentración en μM de mRL. En el caso de la dRL, dado que se producen dos ramnosas por la hidrólisis de cada molécula de dRL, la concentración de μM de ramnosa detectada en la RL debe dividirse por 2 para obtener su concentración de μM (consulte la Figura 4).
Sin embargo, la mayoría de las cepas de P. aeruginosa producen ambos tipos de RL en proporciones variables (como se muestra en la Figura 2), lo que permite determinar solo una concentración aproximada del RL total. Teniendo esto en cuenta, estimamos la producción de RL por cada cepa de la siguiente manera: Para la cepa PA7, dado que solo produce mRL, la ramnosa que forma parte de RL (44,6 μg/mL + 4,5 μg/mL) corresponde directamente a la concentración de μM (244,78), representando la concentración de este biosurfactante en el sobrenadante de cultivo, ya que cada molécula de RL contiene un resto de ramnosa. Sin embargo, para la cepa PAO1, aunque la concentración de ramnosa detectada fue de 111,55 μg/mL + 11,41 μg/mL, solo el 30% corresponde a mRL. Por lo tanto, el 70% de las moléculas de RL contienen dos ramnosas por molécula. Para estimar la concentración de RL, se dividió por 5 la concentración de ramnosa en μM (612.24), considerando que 1/5 corresponde a la concentración de μM de mRL (122.49) y 2/5 (244.89) a dRL. Por lo tanto, la concentración aproximada de μM de RL producida por esta cepa es de 367,39.
Para la cepa PA14, la concentración de ramnosa detectada fue de 194,39 μg/mL + 11,5 μg/mL, que se convirtió a la concentración de μM (1.066,9) y se dividió por 3. El resultado representa la concentración de cada tipo de RL, considerando que cada tipo se produjo al 50% y que dRL contiene 2 ramnosas por molécula. Así, esta cepa produce 355,63 μM de mRL y la misma concentración de dRL, lo que da como resultado una concentración aproximada de μM de RL de 711,27, casi el doble que la cepa PAO1 y casi tres veces la concentración producida por la cepa PA7.

Figura 1: Composición química de los principales congéneres de monorhamnolípidos y diramnolípidos. (A) Monorhamnolípidos. (B) Di-ramnolípidos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Detección de mono-ramnolípidos y di-ramnolípidos por cromatografía en capa fina. (A) Imagen de una placa de TLC que muestra los estándares de RL y la RL producida por las cepas PAO1, PA14, PA7 y el mutante ΔrhlA derivado de PAO1. (B) Estimación de la proporción de cada tipo de RL (mRL y dRL) en cada una de las muestras ensayadas en (A), utilizando el software ImageJ. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Cuantificación de la concentración de RL mediante el método de orcinol. (A) Concentración de ramnosa (μg/mL) contenida en RL extraída de los sobrenadantes de cultivo de las cepas PAO1 (barra negra), PA14 (barra gris claro) y PA7 (barra gris oscuro). Las barras denotan la desviación estándar. (B) La curva de calibración de ramnosa para el experimento que se muestra en (A). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: Validación del método de orcinol comparado con UPLC-MS/MS para la cuantificación de dRL. (A) El estándar de dRL se cuantificó utilizando UPLC-MS/MS. (B) El método de orcinol comparado con la concentración de ramnosa expresada en mM. (C) La misma concentración de mM de dRL que la ramnosa da aproximadamente el doble de la absorbancia a 421 nm, como se esperaba. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura complementaria 1: Representación esquemática del protocolo. Haga clic aquí para descargar este archivo.
Fichero complementario 1: Protocolo de detalle para cuantificar dRL por UPLC-MS/MS. Haga clic aquí para descargar este archivo.