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¿Cómo se adaptan las bacterias a su entorno?
Para adaptarse a los cambios ambientales, las bacterias controlan la degradación de los ARN mensajeros (ARNm), las moléculas intermedias entre la expresión de los genes y la síntesis de las proteínas.
Un equipo de investigación del Instituto de Biotecnología de Toulouse (INRAE-CNRS-INSA), en colaboración con el Inria de Grenoble, ha descifrado los mecanismos de regulación subyacentes. Este trabajo se publicó en dos artículos en 2020 en las revistas científicas mSphere y Journal of Theoretical Biology.
Cuando una bacteria controla la degradación de sus ARNm para adaptarse
Un equipo de investigadores del centro INRAE Occitanie-Toulouse, en colaboración con Inria Grenoble – Rhône-Alpes, ha explorado los mecanismos de regulación de la degradación del ARNm durante la adaptación de la bacteria Escherichia coli a su entorno.
«Tanto en entornos naturales como sintéticos, las células de E. coli deben hacer frente a cambios, como la disponibilidad de fuentes de carbono», explica Muriel Cocaign-Bousquet, directora de investigación del INRAE. «Para adaptarse al entorno de crecimiento, las células bacterianas utilizan la regulación de la degradación del ARNm para favorecer o, por el contrario, reducir la expresión de algunos genes con el fin de optimizar su función celular».
Entender la adaptación de las bacterias para diseñar cepas innovadoras
Utilizando métodos biológicos de alto rendimiento y enfoques de modelización, los investigadores del Instituto de Biotecnología de Toulouse midieron la degradación de más de 4000 ARNm individuales en las células de E. coli.
Esto permitió comprender cómo E. coli regula de forma diferente la degradación de determinados ARNm en función de la naturaleza y la concentración de la fuente de carbono e identificar 18 ARNm principales para la adaptación de E. coli a su entorno.
Los investigadores también caracterizaron las enzimas que intervienen en la degradación del ARNm y descubrieron un nuevo mecanismo de regulación relacionado con la competencia entre miles de moléculas de ARNm para unirse a una enzima, la endorribonucleasa RNasa E.
La mejor comprensión del proceso de adaptación de E. coli abre nuevas estrategias de ingeniería del ciclo vital del ARNm para mejorar el rendimiento de estas bacterias en biotecnología. Jugando con la regulación de los mecanismos y la cinética de degradación del ARNm, ahora sería posible controlar mejor la expresión de los genes.
«Este trabajo será útil para desarrollar cepas innovadoras de E. coli, mejor adaptadas para utilizar nuevas fuentes de carbono para la síntesis de proteínas y metabolitos de interés para la industria», concluye Muriel Cocaign-Bousquet.
Fuente: inrae.fr, Morin M, Enjalbert B, Ropers D, Girbal L, Cocaign-Bousquet M. Genomewide Stabilization of mRNA during a «Feast-to-Famine» Growth Transition in Escherichia coli. mSphere. 2020 May 20;5(3):e00276-20. doi: 10.1128/mSphere.00276-20.
Etienne TA, Cocaign-Bousquet M, Ropers D. Competitive effects in bacterial mRNA decay. J Theor Biol. 2020 Nov 7;504:110333. https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2020.110333 Epub 2020 Jun 29. PMID: 32615126.
