Un nuevo mecanismo de control del metabolismo del nitrógeno en bacterias simbiontes de leguminosas
Las bacterias del suelo denominadas rizobios tienen la capacidad única de inducir el desarrollo de nódulos en las raíces de las plantas leguminosas, colonizar las células de estos órganos y reducir en ellos el nitrógeno atmosférico a una forma combinada asimilable por la planta para su desarrollo. Los procesos de nodulación y fijación simbiótica de nitrógeno solo ocurren en condiciones edáficas de carencia de nitrógeno. Esto implica que en suelo y rizosfera los rizobios asimilan activamente los compuestos nitrogenados disponibles para mantener su crecimiento, mientras que en los nódulos esta asimilación es silenciada para que sea la planta la beneficiaria del nitrógeno fijado.
En un trabajo recientemente publicado en la revista mBio, investigadores de la EEZ-CSIC, en colaboración con el Centro de Biología Sintética de Marburg (Alemania), han descrito un sistema que contribuye a regular el metabolismo del nitrógeno en Sinorhizobium meliloti, una bacteria que establece relación simbiótica con plantas de alfalfa.
Bajo estrés de nitrógeno, la transcripción de los genes del catabolismo de compuestos nitrogenados en los rizobios es activada por el sistema de doble componente NtrBC, un par de proteínas que es ubicuo en Proteobacterias. Como ocurre con casi todos los reguladores maestros de procesos metabólicos centrales, la síntesis de NtrBC está autoreprimida a nivel transcripcional por NtrC. En este trabajo hemos caracterizado la función de un pequeño RNA regulador (NfeR1) cuya acumulación intracelular es máxima en Sinorhizobium meliloti en condiciones de estrés de nitrógeno y durante toda la interacción simbiótica. La transcripción de NfeR1 es reprimida por NtrC con distinta intensidad dependiendo de la concentración de fuentes de nitrógeno combinado en el medio. A su vez, NfeR1 silencia el RNA mensajero correspondiente a los genes ntrBC mediante el apareamiento entre nucleótidos complementarios en ambas moléculas, contrarrestando así la autorepresión del sistema por NtrC.
NtrBC y NfeR1 conforman el primer bucle mixto (proteína-RNA) de retroregulación negativa descrito en rizobios, que además está muy conservado entre los simbiontes de leguminosas. Este nuevo sistema regulador contribuye a ajustar el metabolismo del nitrógeno de los rizobios a las demandas de una simbiosis eficiente con las plantas leguminosas.
Más información en:
García-Tomsig NI, García-Rodríguez FM, Guedes-García SK, Millán V, Becker A, Robledo M, Jiménez-Zurdo JI. 2023. A double-negative feedback loop between NtrBC and a small RNA rewires nitrogen metabolism in legume symbionts. mBio 14(6):e0200323. doi: 10.1128/mbio.02003-23.
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