La simbiosis fijadora de nitrógeno <i>Sinorhizobium meliloti</i> - alfalfa (<i>Medicago sativa</i>): Caracterización del rol biológico del ARN pequeño Sm8 en la vida libre y simbiótica de los rizobios
Authors:   , Lagares Antonio 
Published: August 2019

En el marco de las asociaciones benéficas fijadoras de nitrógeno entre bacterias y plantas, se destaca el par simbiótico rizobio-leguminosa integrado por Sinorhizobium meliloti y Medicago sativa (alfalfa), como modelo de referencia para el estudio de estas interacciones. Conocer con precisión los fenómenos moleculares a través de los cuáles se desarrolla la simbiosis entre rizobios y leguminosas, y cómo éstos se encuentran regulados, permite sentar las bases racionales para abordar la manipulación y el mejoramiento de las simbiosis con propósitos prácticos en el marco agroeconómico. Durante los últimos 20 años, el extenso estudio de los fenómenos riboregulatorios en organismos procariotas ha permitido esclarecer la importancia que posee esta forma de regulación de la expresión génica en bacterias. Recientemente, producto del desarrollo de nuevas tecnologías de alto impacto para la caracterización transcriptómica de organismos procariotas, se han identificado cientos de ARNs pequeños no codificantes (sRNAs) que se expresan desde el genoma de S. meliloti en consecuencia a diversos estímulos fisiológicos. Extrapolando las nociones adquiridas a partir de la intensa caracterización de los fenómenos mediados por sRNAs llevada a cabo principalmente en modelos de enterobacterias, hipotetizamos sobre la existencia de una extensa red riboregulatoria en S. meliloti que jugaría un rol distintivo en el ajuste fino de la regulación de la expresión génica en esta bacteria. Un mayor conocimiento acerca de cómo esta red riboregulatoria modula la expresión génica en rizobios se espera ayude a comprender mejor los mecanismos a través de los cuáles estos microorganismos logran adaptarse a las condiciones de estrés ambiental a las que se ven desafiados continuamente. En el presente trabajo de Tesis Doctoral se abordó la caracterización funcional del ARN pequeño no codificante Sm8 en S. meliloti. En primer lugar, se analizó la distribución filogenética e inferencias evolutivas del gen sm8 a través de la búsqueda y el análisis de sus genes homólogos, con el propósito de comprender el origen y la evolución del gen y de su entorno y contar con un marco de referencia valioso para la interpretación biológica. sm8 ha evolucionado a partir de un ancestro remoto común en la rama de las alfa-proteobacterias y se trata del gen codificante para sRNA de S. meliloti más extensamente distribuido y conservado -a nivel secuencial y estructural- en esta clase filogenética. A continuación, se llevó a cabo la caracterización del rol del sRNA Sm8 en S. meliloti durante la vida libre de los rizobios. A través del estudio comparativo del comportamiento de un conjunto de cepas isogénicas de S. meliloti 2011 en las que se alteró la concentración intracelular de Sm8 se logró establecer un vínculo entre la actividad intracelular del sRNA y el flujo metabólico de C hacia la acumulación de reservas bajo la forma de polihidroxibutirato (PHB); la expresión del sRNA en la cepa parental limita la acumulación del compuesto de reserva. Con el propósito de dilucidar las bases moleculares de acción del sRNA en la célula, se realizaron ensayos de transcriptómica y proteómica cuantitativa, orientados a revelar el regulón asociado al sRNA. En este sentido, se identificó un conjunto de genes cuya representatividad en el transcriptoma/proteoma varía -directa o indirectamente- en función de la concentración intracelular de Sm8. El análisis integral de los resultados ha permitido establecer un modelo de regulación metabólica mediado por el sRNA Sm8 en S. meliloti.