The Impact of Differential Regulation on Bacterial Speciation

Eduardo A. Groisman  

En una familia pueden ser muy diferentes entre sí, lo podemos ver en la preferencias distintas para los alimentos, mostrando diferente tolerancia a baja o alta temperatura y mostrando los tiempos de reacción diferentes a una nueva situación o condición. Curiosamente, esto es cierto no sólo para los seres humanos y otros animales, sino también para las bacterias, que  como sabemos ahora son  la forma de vida más abundante en la tierra son lo que se define como ubicuas.

¿Pero qué determina las diferencias entre las familias?

La familia Enterobacteriaceae, que se refiere a menudo como las entéricas, comprende varias especies bacterianas, que se sabe que debido a las enfermedades que causan en los seres humanos y / o en animales o plantas de importancia económica; estos incluyen la gastroenteritis y fiebre tifoidea bacteria Salmonella entérica y diversas especies de Erwinia, que son patógenos de la patata y otros cultivos.

El Enterobacteriaceae comprende también las especies que normalmente no causan enfermedad, muchos de los cuales se acoplan a sus huéspedes animales en interacciones simbióticas positivas. Por ejemplo, Escherichia coli es un miembro normal de la flora intestinal humana, Klebsiella pneumoniae se encuentra a menudo en el suelo, donde puede fijar el nitrógeno, mientras que Buchnera aphidicola establece una asociación con plagas de las plantas conocidas. Cada una por su lado, sobreviviendo en el ambiente en el que le tocó persistir.

Pero entonces, ¿qué distingue a una especie patógena de la que normalmente es inocuo (Que no hace daño)?

Howard Ochman , quien es un biólogo evolutivo, propuso cuatro escenarios genéticos posibles para dar cuenta de las diferencias que existen entre las especies relacionadas de bacterias, S. enterica y E. coli:

1)   En primer lugar, la Salmonella puede albergar ciertos genes ( virulencia ) que E. coli no tiene.

2)   E. coli pueden llevar a un gen supresor de virulencia ( s ) que de alguna manera interfiere con la producción, la estabilidad y / o el despliegue de una proteína de virulencia ( s ).

3)   Las variaciones en las secuencias de aminoácidos de las proteínas que son compartidos entre Salmonella y E. coli pueden contribuir a una personalidad patógena en la antigua o prevenir que se convierta en un agente patógeno en el segundo.

4)   Salmonella y E. coli pueden diferir en la forma en que el control de cuándo, dónde y en qué niveles se fabrican productos que tienen en común.

Ahora sabemos que los cuatro escenarios contribuyen, las diferencias fenotípicas que separan Salmonella de E. coli, no sólo permite el crecimiento de bacterias en lugares en huéspedes animales, sino que también permite la utilización de determinados nutrientes y mostrar resistencia a ciertos antibióticos.

Ya estando bien alojadas se niegan a irse, mueven cuanto quiere, alteran lo que sea que necesiten, bloquean señales, tergiversan información si lo requieren, son unas pillas, pero pues que se puede esperar, tienen que sobrevivir de algún modo, en incluso modifican el ADN, es decir que adquieren ADN por el impacto de la transferencia horizontal de genes de una bacteria receptora.

¿Cómo es que funciona esto?

Por un lado, los genes adquiridos pueden permitir a la bacteria receptora  explorar una nueva configuración regional, codifican proteínas que median la entrada y / o la supervivencia dentro de un huésped eucariota, que permiten que la bacteria receptora para utilizar nuevos compuestos como el carbono y / o fuentes de energía. 

Sin embargo, aun cuando una bacteria receptora adquiere un gen regulatorio ( s ), junto con los genes de invasión, que siempre depende de sus factores de transcripción ancestrales para gobernar la expresión de los genes adquiridos. Esto se debe a la síntesis de las proteínas codificadas por los genes adquiridos horizontalmente debe ser estrictamente regulados para que sólo cuando y donde sea necesario  usarlas, y de manera coordinada con las proteínas producidas por el organismo receptor. Como Juan por su casa, llegan a cambiar todo.

Dado que las especies animales diferentes tienen genes similares de composición , morfológica y / o de comportamiento divergencia se atribuyen normalmente a los cambios en las regiones reguladoras de los genes que se presentan en dos animales relacionados. Por otra parte, los animales son sometidos a la transferencia horizontal de genes sólo en raras ocasiones, por lo que los factores de transcripción que normalmente no están en involucrados en las nuevas secuencias de control con regiones reguladoras  diferenciadas.

Una proporción significativa de los genomas eucariotas que  no codifica proteínas se considera que es el ADN "basura ". Sin embargo, ahora sabemos que estas regiones genómicas son funcionales, ya que albergan la información para hacer un ácido nucleico diferente, denominado ARN, que puede regular la producción de proteínas en una variedad de maneras. Se está convirtiendo en cada vez más claro que muchas enfermedades genéticas de los humanos se asocian con mutaciones en los genes que codifican para los ARN reguladoras.

Los genomas bacterianos son compactos ( es decir, la proporción del genoma que codifican para las proteínas no es muy pequeño ). Sin embargo, también albergan RNAs reguladores que ejercen el control de genes por mecanismos diferentes y afectan su capacidad para proliferar en diferentes entornos. Será interesante examinar la evolución de ARN de control del gen mediada por selección y cómo opera en los segmentos de genomas de bacterias que parecen tener múltiples funciones mediante la codificación de proteínas  y para RNAs regulador.

Todo un reto que se plantea con cada descubrimiento, para comprender un poco más aquello que en realidad, a simple vista no podemos observar.

Angelica Hurtado García /Biología de Procariontes/ Grupo: 5013