Análisis funcional y fenotípico de una mutante FNR de Rhizobium etli CFN42 Public Deposited
El nitrógeno es, después del agua, el principal nutriente que limita el desarrollo de las plantas. La fijación biológica de nitrógeno (FBN) aporta la mayor parte del nitrógeno fijado a los ecosistemas terrestres, y es además, un proceso agronómicamente significativo que provee una alternativa al uso de fertilizantes químicos. Para que los beneficios de la FBN puedan repercutir en la mejor calidad de las cosechas y en el aumento de la productividad, es necesario que las interacciones beneficiosas (bacteria-planta) sean cada vez mejor entendidas. Las bacterias del género Rhizobium establecen una relación simbiótica con las raíces de las plantas leguminosas en una estructura denominada nódulo, en la cual se realiza la fijación biológica de nitrógeno. La asociación simbiótica rhizobia-leguminosa representa la culminación de una serie de eventos que requiere de la expresión definida y temporal de genes específicos. Las moléculas señal inducen la expresión de genes bacterianos los cuales a su vez inducen la expresión de genes de la planta que provocan cambios en el desarrollo morfológico de las raíces. La concentración de oxígeno y el monitoreo de los niveles intracelulares de nitrógeno son puntos clave para la regulación del proceso de fijación de nitrógeno. Rhizobium etli es una bacteria del suelo que establece una relación simbiótica efectiva con plantas de frijol (Phaseolus vulgaris). El modelo de regulación de los genes fix en R. etli CFN42, propuesto por nuestro grupo de investigación, presenta características novedosas a las reportadas para otros rhizobia: (i)la cascada de regulación de los genes fix inicia con una proteína FixL atípica (hFixL) y con la ausencia de un homólogo estructural a FixJ; (ii) el regulador de la respuesta, posible cognado de hFixL, pertenece a la família de reguladores PhoB/OmpR; los genes que codifican para las proteínas reguladoras del proceso están codificadas en al menos tres replicones diferentes. En el caso de la fijación biológica de nitrógeno en condiciones simbióticas, la transducción de señales genera, en respuesta a la concentración de oxígeno, una regulación en cascada de los genes implicados (genes nif y fix.) Entre los reguladores transcripcionales que participan en la fijación de nitrógeno, cabe destacar a proteínas que pertenecen a la familia CRP/FNR de reguladores transcripcionales. El genoma de R. etli codifica para 6 proteínas reguladoras de la familia CRP/FNR, a saber: FixKf, FnrNd, FnrNchr, StoRd, StoRf y NnrR, cuya participación en la simbiosis con plantas de frijol ha sido sido estudiada por nosotros. El objetivo principal de este trabajo fue describir la red de regulación global que opera en R. etli en respuesta a la concentración de oxígeno en el medio ambiente, a través de la caracterización funcional y fenotípica de una mutante que no expresa ninguno de los genes que codifican para los reguladores CRP/FNR. Desde esta perspectiva, se planteó un enfoque experimental global, basado en microarreglos. El perfil global de expresión fue determinado usando un microarreglo que contiene 70 mrs que representan los 6,034 marcos abiertos de lectura predichos en el genoma de esta bacteria.
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