Tecnología España , León, Jueves, 01 de octubre de 2009 a las 17:37

El Inbiotec aporta nuevos datos para la modificación genética de microorganismos

El instituto leonés descubre la interacción entre los mecanismos reguladores de fosfato y nitrógeno en una bacteria modelo

AMR/DICYT El Instituto de Biotecnología de León ha dado nuevas claves para la modificación genética de microorganismos que pudiera aplicarse en campos de la ciencia muy diversos: desde el estudio de poblaciones de bacterias marinas para conocer mejor la fotosíntesis en el mar hasta la mejora de cepas superproductoras de fármacos. Una investigación de este centro ha encontrado una relación cruzada entre el control del fosfato y el metabolismo del nitrógeno de un microorganismo modelo. Cuando le falta fosfato, es capaz a nivel molecular de modificar el mecanismo del nitrógeno para ahorrar gasto energético.

 

El crecimiento de las bacterias requiere una concentración equilibrada de las fuentes de carbono, nitrógeno y fósforo. Estos elementos ejercen un importante efecto regulador en el metabolismo primario y secundario de diferentes bacterias, incluido la modelo Streptomyces coelicolor. Por ejemplo, la principal fuente de nitrógeno es el amoniaco (NH3, en su fórmula química). "Lo mismo que existen mecanismos de entrada de nitrógeno en los microorganismos, existen para el fósforo, en forma de fosfato", explica a DiCYT uno de los autores del estudio, Antonio Rodríguez. Junto a Alberto Sola, Kristian Apel, Fernando Santos Beneit y Juan Francisco Martín una descubierto que los mecanismos reguladores entre ambas fuentes interactúan. Más aún, el sistema de fosfato gobierna sobre el mecanismo del nitrógeno, pero los investigadores no han observado la bidireccionalidad de esta relación.

 

La bacteria se sirve de las fuentes como, simplificando, se utilizan los ingredientes para cocinar: "Si quisiéramos hacer una tortilla de patata son necesarios tres elementos: aceite, huevos y patata. Imaginando que el aceite fuera tan abundante que no importara su consumo, se necesita regular los otros dos. La bacteria funciona de igual modo: si dispone de poco fosfato, regula coordinadamente el mecanismo del nitrógeno para que no tener un exceso de este elemento", explica Rodríguez. Este mecanismo está conservado en muchos otros microorganismos, como el modelo por excelencia, Escherichia colli.

 

Mecanismo molecular

 

Ya se sabía que la bacteria era capaza de, cuando le falta fosfato, ahorrar el que dispone o potenciar los transportadores del fosfato. Ahora, los investiadores han descubierto que el microorganismo además es capaz de reprimir los genes encargados de la asimilación del nitrógeno, con el fin de equilibrar la entrada de los dos elementos. "Si tenemos dos huevos, no necesitamos diez patatas, quizá con cuatro nos baste para cocinar la tortilla", comenta Rodríguez. En concreto, la regulación del fosfato es ejercido por PhoP. Para hacerse con el nitrógeno del amonio, la bacteria utiliza glutamina, un aminoácido relacionado con los genes de la familia gln. Además, el gen amtB se encarga de codificar el transportador del amonio, mientras que el glnR regula al grupo gln. En condiciones de escasez de fosfato, el regulador del fósforo PhoP es capaz de actuar sobre los genes glnA, glnII, amtB y de reprimir la acción de glnR.

 

La investigación partió en 2007 con trabajos de micromatrices de ADN y proteómica para pasar, en la última fase, al esutido de la interacción proteína-AND yy a ensayos en gel y de actividad promotora en células in vino a través de técnicas de luminescencia. La investigación ha sido publicada recientemente en Nucleic Acid Research. Con el fin de profundizar en estos mecanismos moleculares, el Inbiotec ha establecido contacto con especialistas de la Universidad de Turingia (Alemania), expertos en la asimilación de nitrógeno. El trabajo, que pretende nuevos resultados científicos antes de que finalice el año, está enmarcado en un proyecto europeo Esanet de Biología de Sistemas, en el que colaboran otros grupos de Noruega, Países Bajos y Reino Unido.