¿Cuándo es un endosimbionte un orgánulo?
ARRIBA: Moranella (M) dentro de Tremblaya (T) dentro de las células del piojo harinoso P. citri, con el núcleo indicado con NMARK LADINSKY, CALIFORNIA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
Las mitocondrias y los plástidos son orgánulos dentro de las células eucariotas que se cree que derivaron de bacterias endosimbióticas y que, a lo largo de la evolución, se han convertido en completamente dependientes de sus anfitriones y viceversa. Parece que existen muchas relaciones interdependientes similares entre las bacterias y los huéspedes, con pruebas que incluyen la transferencia de genes bacterianos a los genomas del huésped, por ejemplo, pero se ha demostrado que estos genes funcionan en vías tan complejas e interconectadas como las de, por ejemplo, los genes mitocondriales y nucleares. carece formalmente.
Un informe en Cell hoy (3 de octubre) ahora proporciona tal evidencia, al menos para un endosimbionte, la bacteria Moranella , y su huésped, la cochinilla Planococcus citri. El estudio muestra que los dos trabajan juntos para coordinar los pasos en la síntesis del polímero peptidoglicano.
Es un artículo necesario porque muestra las inferencias que se pueden hacer a partir de la genómica comparativa. . . en realidad están respaldados por la bioquímica real, dice el microbiólogo molecular Ford Doolittle de la Universidad de Dalhousie, quien no participó en la investigación. No es sorprendente que encuentren esto, pero es muy gratificante que lo hagan, agrega.
Moranella, también conocida como Candidatus Moranella endobia, en realidad vive dentro de otro simbionte bacteriano, Candidatus Tremblaya princeps, o Tremblaya, y juntos residen dentro de células especializadas de la cochinilla donde producen aminoácidos esenciales no proporcionados por la dieta de los insectos. de savia vegetal. John McCutcheon de la Universidad de Montana ha estado trabajando con cochinillas harinosas y su arreglo de vida similar a una muñeca matryoshka durante la mayor parte de una década.
Los orgánulos son endosimbiontes muy antiguos, así es como lo pienso. El nombre que les des depende de ti.
John McCutcheon, Universidad de Montana
Al igual que con muchos endosimbiontes, a lo largo de la evolución, ciertos genes se han transferido de la bacteria al huésped. En el caso de P. citri, algunos de esos genes adquiridos están involucrados en la producción de un polímero de la pared celular bacteriana llamado peptidoglicano. El hecho de que la bacteria haya perdido estos genes pero que el huésped los haya conservado sugiere que, por alguna razón, vale la pena conservarlos y que potencialmente aún son funcionales. Y, si los genes son realmente operativos, implicaría que la vía en la que funcionan implicaría un mosaico complicado de entradas del huésped y del endosimbionte, el tipo de interacciones complejas que se observan entre el ejemplo clásico del endosimbionte convertido en orgánulo de mitocondrial y nuclear. genes codificados, dice McCutcheon. Toda la evidencia circunstancial sugiere que este sería el caso, pero queríamos ver si realmente funcionaba, dice.
Desafortunadamente, confirmar tales sospechas no es tan factible técnicamente en las cochinillas harinosas y sus endosimbiontes como podría ser. en organismos modelo genéticos como la mosca de la fruta. No podemos eliminar un gen usando CRISPR o algo así, explica McCutcheon, porque las herramientas no se han desarrollado. Además, los endosimbiontes bacterianos dependen tanto de su huésped que no pueden cultivarse. Es un sistema muy difícil, dice Nancy Moran, quien estudia la biología de la simbiosis en la Universidad de Texas y no participó en la investigación. Tuvieron que usar mucha imaginación para descubrir los experimentos que se podían hacer.
Entre esos experimentos se encontraban estudios de espectrometría de masas para mostrar que los componentes de peptidoglicano estaban presentes en el tejido del piojo harinoso, inmunohistoquímica con un anticuerpo para reconocer un enzima sintetizadora de peptidoglucano codificada solo en el genoma del piojo harinoso, y un etiquetado específico de D-alaninea isómero raro del aminoácido alanina que se encuentra casi exclusivamente en las paredes celulares bacterianas.
Juntos, los resultados revelaron que el peptidoglucano era de hecho formado en las células del insecto, que formó una capa únicamente alrededor de la Moranella, y que una de las enzimas clave necesarias para construir el peptidoglicano, a pesar de estar codificada en el genoma del insecto, de alguna manera fue transportada a través de cinco membranas celulares (tres pertenecientes a Tremblaya y dos a Moranella) hasta donde se necesitaba.
La presencia de un gen no predice necesariamente que el se está utilizando el gen y que es parte de un cómplice , dice el parasitólogo Julius Luke del Instituto de Parasitología en Cesk Budejovice, Chequia, que no participó en la investigación, por lo que demostrar que es así es extremadamente importante.
Dada la ahora probada complejidad de interdependencia entre P. citri y sus endosimbiontes, ¿deberían estos últimos describirse como orgánulos?
En mi opinión, es un continuo y la definición importa muy poco, dice McCutcheon. Los orgánulos son endosimbiontes muy antiguos, así es como lo pienso. Tú decides cómo los etiquetarás.
DC Bublitz et al., Producción de péptidoglicanos por un mosaico insecto-bacteriano, Célula, 179:j.cell.2019.08.054, 2019.
Ruth Williams es una periodista independiente que vive en Connecticut. Envíele un correo electrónico a ruth@wordsbyruth.com o encuéntrela en Twitter @rooph.