El investigador Miguel Mejías Ortiz ha obtenido el grado de doctor por la Universidad de La Rioja tras la defensa de una tesis centrada en la comunicación entre microorganismos durante la fermentación del vino.
Su estudio analiza el relevante papel de las llamadas vesículas extracelulares, pequeñas estructuras liberadas por las células que pueden transportar proteínas y otras moléculas capaces de influir en el proceso.
Desarrollada en el Instituto de Ciencias de la Vid y del Vino (ICVV) –en el marco del en el marco del programa de Doctorado en Enología, Viticultura y Sostenibilidad del Departamento de Agricultura y Alimentación de la Universidad de La Rioja– la tesis, titulada ‘Vesículas extracelulares de microorganismos enológicos’, ha sido dirigida por los investigadores del ICVV Ramón González García y María Pilar Morales Calvo, y ha obtenido la calificación de sobresaliente ‘cum laude’ con mención internacional al título.
La fermentación del mosto de uva constituye un sistema complejo, pero controlable y reproducible, en el que intervienen numerosas especies microbianas.
Aunque la levadura Saccharomyces cerevisiae domina la fase final del proceso —gracias a su capacidad para tolerar el alcohol, los sulfitos o condiciones de escasez de nutrientes—, otras levaduras y bacterias también desempeñan un papel importante en la evolución de la fermentación y en las características sensoriales del vino.
Esta tesis analiza cómo se comunican estos microorganismos y, en particular, qué papel desempeñan en esas interacciones las vesículas extracelulares.
Estas pequeñas estructuras, secretadas por levaduras y bacterias, transportan proteínas, enzimas, lípidos y material genético que puede influir en el comportamiento de otros microorganismos. Aunque existen diversos mecanismos de comunicación microbiana, la función de estas vesículas en condiciones enológicas apenas se había estudiado hasta ahora.
Miguel Mejías ha abordado este estudio desde diferentes enfoques. En primer lugar, ha analizado vesículas extracelulares producidas por la bacteria láctica Oenococcus oeni, un microorganismo clave en la fermentación maloláctica del vino.
Ha logrado describir su composición proteica y comprobar que estas vesículas contienen abundantes proteínas ribosomales, proteínas de membrana y la enzima maloláctica, lo que sugiere que podrían participar en procesos de comunicación y adaptación al medio.
Ha examinado también cómo responden las células de Saccharomyces cerevisiae a las vesículas liberadas por otras levaduras presentes en el mosto. Para ello, analizó los cambios en la expresión génica de esta levadura cuando se expone a vesículas extracelulares de especies como Metschnikowia pulcherrima, Hanseniaspora uvarum, Candida sake o Torulaspora delbrueckii.
Los resultados demuestran que las vesículas extracelulares son actores relevantes en la comunicación microbiana durante la fermentación del vino y que pueden influir en la expresión génica de Saccharomyces cerevisiae y, potencialmente, en la dinámica del proceso fermentativo
La investigación muestra que estas vesículas pueden modificar de forma significativa la actividad genética de S. cerevisiae. En algunos casos, inducen la activación de genes relacionados con la producción de ribosomas y la síntesis de aminoácidos, lo que indica una aceleración del crecimiento celular. En otros, provocan cambios comunes en rutas metabólicas relacionadas con el aprovechamiento de nutrientes.
Además, la tesis desarrolla un sistema experimental basado en biorreactores conectados mediante membranas de filtración que permite estudiar de forma controlada estas interacciones a lo largo del tiempo. Este dispositivo facilita la regulación del paso de vesículas y moléculas entre cultivos, manteniendo al mismo tiempo condiciones de fermentación estables.
En conjunto, los resultados demuestran que las vesículas extracelulares son actores relevantes en la comunicación microbiana durante la fermentación del vino y que pueden influir en la expresión génica de Saccharomyces cerevisiae y, potencialmente, en la dinámica del proceso fermentativo.
El estudio aporta también la primera caracterización proteómica de las vesículas extracelulares de O. oeni y establece una plataforma experimental reproducible que permitirá profundizar en futuros estudios. Estos avances abren nuevas vías para comprender mejor las interacciones entre microorganismos y su posible impacto en la elaboración y calidad del vino.
Para el desarrollo de su tesis, Miguel Mejías ha contado con financiación de dos proyectos nacionales (PID2019-105159RB-I00 y PID2022-136815OB-I00) y de una ayuda para la contratación de investigadores predoctorales (PRE2020-093420).
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