El sutil Bacillus subtilis

“Small things considered” The Microbe blog
Traducción de un comentario de Moselio Schaechter difundido en el foro

17 de enero 2008

Cuando Bacillus subtilis esporula, la célula cuyo destino es formar una espora se divide asimétricamente; una célula, la “preespora” se convierte en espora; la otra es una madre sacrificada de breve vida. Esperaríamos que se repartiese un nucleoide entre esos dos compartimentos antes de que incluso se les pasase por la imaginación el dividirse. Pero no es así. La división celular y la segregación del cromosoma pierden su sincronía y el septo entre las dos células se estrecha antes de que el ADN se haya transferido por completo a la futura espora. No hace al caso el por qué ocurre así- se nos escapan las razones. Sea como sea, unos dos tercios del ADN destinado a la espora tiene que atravesar un estrecho poro en el septo de la preespora. Una proteína llamada SpoIIIE (estos nombres tienen significado para los gurús de la esporulación) está muy involucrada y actúa como una translocasa de ADN.

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Pulsar este enlace para ir al artículo en inglés y ver una película que enseña dos células completando la translocación y engullimiento de la preespora. Rojo: membranas teñidas con FM-64. Verde: ADN teñido con CYTOXgreen.

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¿Cómo sabe SpoIIIE  que tiene que empujar (o tirar) en una dirección y no en la otra? ¿Reconoce secuencias en el ADN (modelo A), siendo así posible que mueva el ADN a través del septo en cualquier dirección? ¿O forma parte de un complejo que funciona como un rodillo unidireccional (modelo B)? En el modelo B la unidireccionalidad se conseguiría ensamblando el rodillo únicamente a uno de los lados del septo.

Eric Becker y Kit Pogliano imaginaron un procedimiento de resolver este enigma. El cómo lo hicieron es muy ingenioso (y algo complejo). Para encontrar la posición de SpoIIIE respecto al septo fusionaron el dominio de cremallera de leucina (LZ) de cFos a SpoIIIE y el LZ de cJun a GFP (la proteína fluorescente verde). Para  el caso cFos y cJun son proteínas biológicamente irrelevantes, pero se utilizan porque sus dominios LZ tienen una interacción fuerte uno con el otro. Usando promotores específicos para cada célula se puede encender la síntesis de cJun-GFP en la célula madre o en el compartimento de la espora. Ergo, se puede localizar SpoIIIE en uno o en otro lado.

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Cuando SpoIIIE-JunLZ (círculos blancos) se ensambla en la célula madre (A1), FosLZ-GFP (verde) forma un foco en el septo (A2) si se expresa en la célula madre, pero no si lo hace en la preespora (A3).

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Obtuvieron una respuesta clara: SpoIIIE se ensambla únicamente en el lado de la célula madre (como predice el Modelo B). Por lo que entonces parece que lo que hace es empujar al ADN mas que tirar de él a través del septo.

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(Figura ariba) ¿Los resultados? FosLZ-GFP forma un foco en el septo solo si se expresa en la célula madre (C, flechas), pero no cuando lo hace en la preespora (D, cabezas de flecha). Rojo: membranas teñidas con FM-64. Verde: ADN teñido con CYTOXgreen.

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Pero el cuento tiene otra parte. Si se estropea la translocación la proteína se coloca a ambos lados del septo, lo que parece indicar que el ADN translocado también pinta algo en el asunto (modelo A). Con más experimentos confirmaron la participación del ADN mostrando que la orientación del cromosoma también cuenta. Pautas específicas en la secuencia del ADN permiten que SpoIIIE solo enrolle en dirección única.

Este trabajo es una mezcla elegante de manipulación genética ingeniosa y de microscopía de fluorescencia de la que hace la boca agua. En resumen, sus resultados confirman la idea de que tanto las propiedades del ensamblaje de SpoIIIE como el ADN intervienen en la translocación correcta. Mover el ADN por una célula en esporulación no es un juego de niños. Se necesita sofisticación molecular para hacerlo bien.

Nota: El nombre específico subtilis deriva del latín “fino, delgado, delicado”. En el francés del siglo 14 se transformó en subtil, significando “ingenioso, diestro”. Pensamos que la evolución de la palabra imita la evolución del microorganismo. Nomen est omen.

Traducción: Magaly Roldán, Miguel Vicente