Investigadores informan sobre un nuevo mecanismo de regulación del tamaño celular en cianobacterias

Las cianobacterias son los primeros organismos fotosintéticos oxigénicos conocidos en la Tierra y jugaron un papel decisivo en la evolución del medio ambiente y la vida en nuestro planeta. La morfología celular y el tamaño celular de las diferentes especies de cianobacterias varían ampliamente, pero cada especie tiene una morfología celular y un tamaño celular heredables y distintos que se mantienen estables a lo largo de las generaciones. Los mecanismos subyacentes de tal homeostasis han sido desconocidos.

En un estudio publicado en procedimientos de la Academia Nacional de Cienciasel grupo de investigación dirigido por el profesor Zhang Chengcai del Instituto de Hidrobiología (IHB) de la Academia de Ciencias de China informó sobre un nuevo mecanismo de regulación del tamaño celular que representa un avance importante en la comprensión de la morfología celular y el control del tamaño celular de las cianobacterias.

Estudios previos realizados por el grupo del profesor Zhang han demostrado que el segundo mensajero c-di-GMP puede ser un proxy intracelular para el control del tamaño celular en la cianobacteria filamentosa Anabaena PCC 7120. Sin embargo, no estaba claro cómo se percibe esta señal química en las células. Además, todos los receptores de c-di-GMP conocidos en otros organismos no se conservan en las cianobacterias, lo que plantea un desafío para comprender la función fisiológica de c-di-GMP en las cianobacterias.

En este estudio, los investigadores identificaron y caracterizaron el primer receptor c-di-GMP, CdgR, de la cianobacteria Anabaena. El análisis estructural de cristal y los estudios genéticos mostraron que CdgR se une a c-di-GMP en la interfaz del dímero, y esta unión es necesaria para el control del tamaño celular de una manera dependiente de c-di-GMP. Combinando el análisis bioquímico con el análisis genético, los investigadores descubrieron que CdgR funciona interactuando con un factor de transcripción global DevH, y que esta interacción fue inhibida por c-di-GMP.

«Este estudio proporciona un mecanismo novedoso de regulación del tamaño celular. Algunos mutantes asociados con genes de esta vía producen un fenotipo letal, lo que indica que esta vía de señalización desempeña una función crítica en esta cianobacteria. La exploración del tamaño celular y el control de la morfología celular son fundamentales. para personalizar y construir células de cianobacterias con características particulares adaptadas a aplicaciones biotecnológicas utilizando un enfoque de biología sintética», dijo el profesor Zhang.

CdgR está altamente conservado en cianobacterias. Por lo tanto, este estudio sienta las bases para la comprensión de las funciones de la señalización de c-di-GMP en estos organismos, incluidos procesos fisiológicos importantes como la fotorregulación, la formación de biopelículas, la motilidad celular y la formación de floraciones de cianobacterias.

El grupo del Prof. Zhang se ha dedicado a la investigación básica sobre la morfogénesis de células procariotas y la investigación de biología sintética relacionada con el control de la proliferación de cianobacterias. Los hallazgos anteriores sobre el mecanismo de coordinación de la división celular y el desarrollo de este grupo han sido publicados en PNAS y Nexo PNAS.