Purificación y estudio de dos nuevos reguladores transcripcionales de la cianobacteria Anabaena sp. PCC7120

Acero Enguita, Marta
Fillat Castejón, María Francisca (dir.) ; Guío Martínez, Jorge (dir.)

Universidad de Zaragoza, CIEN, 2023
Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y Celular,

Máster en Biología Molecular y Celular

Resumen: Las cianobacterias son microorganismos procariotas fotosintéticos con una enorme importancia ecológica, pues gracias a su capacidad fotosintética son responsables de la fijación de carbono inorgánico y uno de los principales productores primarios de oxígeno. Además, algunas especies son capaces de fijar nitrógeno atmosférico en células especializadas que reciben el nombre de heterocistos, gracias a lo cual pueden ser utilizadas como biofertilizantes o en la producción de biocombustibles. Por tanto, comprender la regulación de estos procesos es de gran interés, no solo para ampliar el conocimiento sobre la fisiología de las cianobacterias, sino también para implementar, optimizar y mejorar sus aplicaciones biotecnológicas.
Tanto la fotosíntesis como la fijación de nitrógeno tienen un alto requerimiento de metales, lo que hace el control de la homeostasis de metales sea un proceso crucial en cianobacterias, pues pese a ser esenciales su exceso genera estrés oxidativo. En procariotas este proceso está controlado por la familia de reguladores FUR (Ferric Uptake Regulator), que en la cianobacteria Anabaena se compone de tres parálogos: FurA, FurB y FurC. No obstante, las proteínas FUR en Anabaena no solo controlan la homeostasis de metales, sino que son reguladores globales que controlan muchos otros procesos, como los mecanismos de defensa al estrés oxidativo o el metabolismo del nitrógeno. Además de regular estos procesos de forma directa, se ha propuesto que pueden modular muchos otros genes de forma indirecta, orquestando una red de regulación transcripcional.
En este trabajo se han estudiado y purificado las proteínas Alr1976 y All0345, anotadas como posibles reguladores transcripcionales y cuya función es desconocida hasta el momento. Estas proteínas pertenecen a la red de regulación mediada por FurC, implicada en la modulación de la defensa a estrés oxidativo y el metabolismo nitrogenado. Mediante estudios bioinformáticos, se ha podido determinar la familia de reguladores a la que pertenecen, modelar su estructura y conocer sus relaciones filogenéticas. Además, se ha conseguido optimizar un protocolo de purificación para ambas proteínas y determinar sus condiciones de interacción con el DNA. Finalmente, dado que existían indicios que relacionaban estas proteínas con el metabolismo del nitrógeno, se estudió mediante ensayos de retardo en gel su interacción con promotores de genes implicados en este proceso.
Los resultados obtenidos muestran que los reguladores Alr1976 y All0345 se unen a regiones promotoras de genes con importantes papeles en el control del metabolismo del nitrógeno y la diferenciación de heterocistos, revelando que estos reguladores son nuevos componentes de la compleja red de regulación que controla estos procesos en cianobacterias.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Master