QuímicaViva - Ver resumen

ANÁLISIS GLOBAL DE LA RESPUESTA AL ESTRÉS ÁCIDO DE RHIZOBIUM FAVELUKESII LPU83

INSTITUTO DE BIOTECNOLOGÍA Y BIOLOGÍA MOLECULAR, IBBM--CONICET, FAC. CS EXACTAS, UNLP

Introducción y Objetivos:
La limitación del cultivo de alfalfa en suelos ácidos está fuertemente determinada por su asociación simbiótica con la bacteria fijadora de nitrógeno, Ensifer meliloti. El manejo de dicha simbiosis es un factor importante para maximizar su producción de manera sustentable. Los rizobios usualmente son más sensibles a bajos pHs que las leguminosas. En este contexto, resulta relevante caracterizar la respuesta a la acidez de Rhizobim favelukesii, un rizobio tolerante a la acidez muy competitivo para la nodulación de alfalfa, pero ineficiente en la fijación biológica de nitrógeno, siendo un potencial factor riesgo al competir con E. meliloti.
Resultados:
Para caracterizar dicha tolerancia se realizó un análisis de la respuesta global tanto del proteoma (shotgun proteomics) como el transcriptoma (RNA-Seq) bajo estrés ácido. Los resultados ómicos mostraron que este rizobio presenta una compleja respuesta multigénica, encontrándose varios metabolismos involucrados. Sin embargo, además de la visión global otorgada por los análisis ómicos resulta relevante estudiar la contribución real a la tolerancia a la acidez de los genes identificados expresados diferencialmente (GED). Por lo que se evaluó el fenotipo frente al estrés ácido de una serie de mutantes (livK, braD, LPU832016 y LPU83pLPU83a 0021) a través de cinéticas de crecimiento y de muerte. Todos los mutantes presentaron un fenotipo diferencial bajo estrés ácido comparado con la cepa salvaje. Asimismo, se evaluó la respuesta a la acidez de una cepa de R. favelukesii curada de su pSym, ya que el 60% de los genes del pSym fueron inhibidos en condiciones de acidez. Como resultado dicha cepa evidenció un menor tiempo de duplicación en estrés ácido comparado con su cepa parental, sugiriendo que una menor expresión de los genes presentes en el pSym ante el estrés podría contribuir a un gasto de energía que en la cepa curada no sucede, aportando así energía extra para el crecimiento. Los resultados ómicos revelaron además una expresión diferencial en numerosas proteínas asociadas a la síntesis del peptidoglicano. En consecuencia se evaluó la permeabilidad celular a través de un ensayo de la actividad β-galactosidasa, donde las células expuestas al estrés ácido presentaron una menor permeabilidad. Dichas modificaciones podrían otorgarle a R. favelukesii una mayor barrera contra la entrada de H+.
Conclusiones:
Todos estos resultados en principio apoyan y ponen de manifiesto la utilidad, potencia y fiabilidad de los resultados obtenidos con las técnicas masivas y apuntan, además, a que R. favelukesii presenta 2 tipos de respuesta. Una global donde se observan grandes cambios en el metabolismo celular, incrementando la respiración y la biosíntesis celular; consecuencia en parte del deterioro celular por las altas concentraciones de H+. Sumado en paralelo a una respuesta para afrontar y contrarrestar el estrés ácido como el metabolismo de GABA, cambios en la envoltura celular, aumento de la concentración de histidina, entre otros.