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Investigadores españoles y alemanes han definido el transcriptoma de una bacteria fotosintética, ‘Anabaena’, cuyo papel es esencial en la fijación del nitrógeno atmosférico. El trabajo permitirá conocer más sobre el funcionamiento genético de estas productoras de biocombustible en potencia.
Un equipo europeo, liderado por investigadores del CSIC, ha definido el transcriptoma completo de la cianobacteria Anabaena, capaz de realizar la fotosíntesis oxigénica y muy común en agua dulce. Esta bacteria cumple un papel esencial en la fijación del nitrógeno procedente de la atmósfera.
Los resultados del trabajo, publicados en la portada del último número de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), abren la vía para seguir profundizando en el funcionamiento genético de estas potenciales biofactorías.
Los investigadores, gracias a la secuenciación masiva de ARN, han podido definir el transcriptoma identificando las posiciones del genoma a partir del inicio de la transcripción del ADN. “Hemos asignado todas las posiciones en las que se inicia la transcripción a lo largo del genoma de la bacteria”. explica Alicia Muro, investigadora del Instituto de Bioquímica Vegetal y Fotosíntesis de la Universidad de Sevilla y el CSIC
Esta potente técnica ya se había empleado para definir el transcriptoma de algunas bacterias patógenas como la Helicobacter pylori.
Las cianobacterias son organismos modelo para estudiar la fotosíntesis oxigénica, pero también se consideran útiles porque son biofactorías y productoras de biocombustibles en potencia. Además, la Anabaena es una de las pocas cianobacterias capaces de fijar nitrógeno atmosférico.
Este proceso se lleva a cabo en unas células especializadas y diferenciadas llamadas heterocistos, que se encuentran situadas en los filamentos de estas cianobacterias.
“Cuando los filamentos ‘sienten’ la carencia de nitrógeno, se activa una secuencia de expresión genética diferencial sólo en determinadas células. Estas células se convierten en heterocistos durante un proceso que dura de 20 a 24 horas en condiciones de laboratorio”, explica Muro.
Los autores han podido identificar los ARN cuya transcripción se modifica por el estrés que provoca la carencia de nitrógeno.
El estudio, que se ha llevado a cabo en colaboración con un equipo dirigido por Wolfgang R. Hess, de la Universidad Albert Ludwig en Friburgo (Alemania), abre también la vía para el análisis detallado a nivel molecular de la expresión de los genes implicados, no sólo en la adaptación a la deficiencia de nitrógeno, sino en cualquier proceso, ya que define los promotores y los inicios de la transcripción a lo largo de todo el genoma de Anabaena.
Referencia bibliográfica
Jan Mitschke, Agustín Vioque, Fabian Haas, Wolfgang R. Hess y Alicia Muro Pastor. “Dynamics of transcriptional start site selection during nitrogen stress‐induced cell differentiation in Anabaena”. PNAS. DOI: 10.1073/pnas.1112724108.
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