El hongo reutilizó un gen bacteriano para detectar la gravedad con cristales

Phycomyces cuerpos fructíferos con esferas que contienen esporas en sus puntas. Recuadro: Un cristal OCTIN, de 5 micras de anchoTU ANH NGUYENCuando se acaba la comida, el hongo del moho alfiler, Phycomyces blakesleeanus, expulsa cuerpos fructíferos larguiruchos cubiertos de esporas. El hongo crece en el estiércol y necesita averiguar de qué manera está arriba para esparcir sus esporas y reproducirse. El truco que desarrolló es sentir la gravedad usando grandes cristales de proteína que caen al fondo de las vacuolas celulares. Cómo el hongo adquirió esta habilidad era un misterio, pero una nueva investigación publicada hoy (24 de abril) en PLOS Biology muestra que se originó en bacterias que, curiosamente, no pueden formar estos grandes cristales.

El regalo genético que codifica los cristales es un caso inusual de lo que se conoce como transferencia horizontal de genes (HGT, por sus siglas en inglés), un intercambio de ADN entre organismos, dice Sara Branco, micóloga de la Universidad Estatal de Montana que no estaba …

Da un vuelco a nuestra percepción general de por qué está ocurriendo la transferencia horizontal de genes. Jason Slot, Universidad Estatal de Ohio

Trabajos anteriores de Los científicos descubrieron la solución Phycomyces para detectar la gravedad en 1999, pero el origen evolutivo de los cristales seguía sin estar claro. En este último estudio, el biólogo celular Gregory Jedd y su equipo de la Universidad Nacional de Singapur y el Laboratorio de Ciencias de la Vida Temasek se propusieron encontrar la fuente de los cristales. Purificaron el componente básico de la proteína, al que llamaron OCTIN, y secuenciaron su gen, octin. Al comparar la octina fúngica con el ADN de otros organismos, los investigadores descubrieron que está más estrechamente relacionada con la octina de un grupo de bacterias, lo que sugiere que el hongo había adquirido el gen a través de HGT.

Para Jedd estaba claro que si la OCTIN se originó en bacterias, no la estaban usando de la misma manera que lo hacen los hongos modernos. Lo más obvio es que las células bacterianas son simplemente demasiado pequeñas para que la proteína cristalice y caiga al fondo de las vacuolas celulares, por lo que OCTIN no podría haber tenido un papel de detección de la gravedad allí. Eso significaba que el uso fúngico de OCTIN debe haber evolucionado después de que los hongos adquirieran el gen. Da un vuelco a nuestra percepción general de por qué está ocurriendo la transferencia horizontal de genes, dice el ecologista fúngico Jason Slot de la Universidad Estatal de Ohio que no participó en el estudio.

Para averiguar qué hace OCTIN en las bacterias , el equipo expresó el gen octin de la acidobacterium Terriglobus saanensis, un pariente de la bacteria que se cree que es el donante de octin, en E . coli. El grupo descubrió que la proteína se ensambla en nanoestructuras que comparten algunas características con el cristal fúngico OCTIN. Si bien estas estructuras son órdenes de magnitud más pequeñas que los cristales de OCTIN fúngica, estos resultados sugieren que la OCTIN bacteriana estaba predispuesta a evolucionar hacia la novedad de detección de la gravedad, dice Jedd.

En los hongos, las proteínas se fabrican en el endoplasma. retículo, transportado a través de la vía secretora de las células y ensamblado en cristales en la vacuola. Entonces, ¿cómo evita la célula el ensamblaje prematuro de los cristales? El equipo descubrió que los cristales de Phycomyces contienen dos proteínas de diferentes tamaños, ambas codificadas por el mismo gen de octina. Lo que eso nos dice es que la proteína de longitud completa se procesa proteolíticamente para hacer estas dos formas, dice Jedd. Es importante destacar que la proteasa está contenida en la vacuola pero no en ningún otro lugar, lo que evita el ensamblaje prematuro de cristales.

El papel de OCTIN en el donante ancestral sigue siendo un misterio, al igual que la ventaja inicial que la proteína OCTIN le dio a los primeros hongos que lo adquirieron, señala Branco. Quizás las pequeñas nanoestructuras proporcionaron una capacidad rudimentaria de detección de la gravedad. O tal vez hubo otras funciones que podrían haberse conferido a los hongos al principio que habrían permitido su reproducción diferencial, dice ella.

Curiosamente, el equipo de Jedds también descubrió que Oomyces , o mohos de agua, adquirieron OCTIN de forma independiente de otro grupo de bacterias. Los investigadores están investigando si OCTIN desarrolló una función de detección de la gravedad o una función completamente diferente.

TA Nguyen et al., Novedad evolutiva en la detección de la gravedad a través de la transferencia horizontal de genes y el ensamblaje de proteínas de alto orden , PLOS Biol, 16:e2004920, 2018.

Corrección (25 de abril): el artículo decía originalmente que el biólogo Paul Galland es físico. Hemos eliminado su nombre en el tercer párrafo y en su lugar lo vinculamos al artículo del que es coautor. El Científico se arrepiente del error.

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