La proteína rechaza el ADN extraño

Una proteína de unión al ADN aparentemente silencia el ADN extraño en Salmonella y tal vez en otras bacterias, lo que ayuda a regular lo que incorporan en sus genomas, informaron investigadores en la edición en línea del 8 de junio edición de Science.

Esta proteína y otras moléculas podrían ayudar a proteger contra los efectos potencialmente dañinos de la transferencia horizontal de genes y dejar abierta la puerta para que los genes beneficiosos eventualmente se expresen, según el papel. Al ayudar a las bacterias a distinguir entre el ADN propio y el extraño, «podrían verse como un sistema inmunitario primitivo», el autor del estudio, Ferric Fang, de la Universidad de Washington en Seattle, dijo a The Scientist.

Los investigadores investigaron la H-NS (proteína estructurante de nucleoide similar a histonas), que pertenece a una familia de Proteínas bacterianas gramnegativas que se unen al ADN con una especificidad de secuencia relativamente baja, importante para cualquier papel potencial en la supresión del ADN extraño, cuya secuencia puede variar. Experimentos previos mostraron que H-NS puede comportarse como…

Fang y sus colegas identificaron genes que regula H-NS al comparar los niveles de transcripción entre cepas de tipo salvaje y hns-null de Salmonella a través del análisis de microarrays de cDNA. En mutantes hns-null, vieron que los niveles de transcripción de 178 marcos de lectura abiertos (ORF) se redujeron en más de tres veces, incluidos los de movilidad y quimiotaxis, mientras que 409 transcripciones eran más abundantes, como los genes de virulencia.

De las 409 transcripciones que H-NS normalmente reprime, casi el 65 % parece haber sido adquirida de fuentes extranjeras, ya que no están universalmente presentes en los parientes cercanos de Salmonella. También poseen niveles significativamente reducidos de guanina y citosina (GC). Mientras que el contenido medio de GC del genoma completo de Salmonella es del 52,2 %, las transcripciones que muestran una represión triple o superior por H-NS tenían una media del 46,8 % de GC. Los ensayos de inmunoprecipitación de cromatina (ChIP) en chip mostraron que 740 de los 745 sitios de unión de H-NS encuestados estaban dentro de 1000 nucleótidos de regiones con un contenido promedio de GC del 49 % o menos.

Para ver si H-NS se dirigía presumiblemente secuencias extrañas más bajas en GC y más ricas en adenina y timina (AT), los investigadores recombinaron un gen de Helicobacter pylori con su promotor en una región no esencial del cromosoma de Salmonella con un contenido medio de GC superior al 50% y sin interacción demostrable con H-NS. Este gen, hp0226, tenía un 39,7 % de GC.

El análisis de PCR cuantitativa de transcriptasa inversa (Q-PCR) de los niveles de transcripción reveló cepas de tipo salvaje reprimidas hp0226 expresión más de 15 veces en comparación con mutantes nulos hns. La precipitación de cromatina/Q-PCR encontró H-NS asociado significativamente con hp0226 pero no con el gen adyacente stm1033, que fue 52,5 % de GC. Esto sugiere que la unión de H-NS silencia las secuencias ricas en AT.

El promedio de contenido de GC en todo el genoma puede variar del 25 % al 75 % entre los géneros bacterianos. «El uso del contenido de AT para distinguir el ADN ‘propio’ del ‘extraño’ puede ayudar a explicar por qué las diferentes especies bacterianas conservan las proporciones AT/GC características», dijo Fang.

Las funciones de H-NS han sido variados y confusos durante años, y estos hallazgos brindan «una plataforma para vincular racionalmente muchos de estos variados procesos», dijo Stanley Maloy de la Universidad Estatal de San Diego en California, quien no participó en este estudio, a The Scientist. Después de que las bacterias que expresan hns incorporaron ADN extraño en sus genomas, Fang sugirió que H-NS lo silencia hasta que sea contrarrestado por otras proteínas como SlyA o Ler. Los investigadores deben analizar cómo otras moléculas contrarrestan H-NS, como la competencia con H-NS, el cambio de la estructura del ADN para reducir la afinidad de H-NS por él o la interacción física con H-NS, Linda Kenney de la Universidad de Illinois en Chicago , que tampoco es coautor, dijo a The Scientist.

La secuencia primaria de H-NS está mal conservada fuera de las bacterias entéricas y parientes cercanos como Vibrio bacteria, que incluye el cólera. Los experimentos futuros deberían descubrir los mecanismos subyacentes al reconocimiento H-NS de secuencias ricas en AT, para tal vez descubrir proteínas en otras bacterias con estructuras y funciones similares, dijo Fang. “Será interesante determinar si las bacterias ricas en AT tienen otro tipo de proteína que reconoce y silencia el ADN rico en GC”, añade.

H-NS tiene una mayor afinidad por el ADN curvo. Los experimentos deberían investigar las condiciones de crecimiento que podrían afectar la curvatura del ADN y ver si H-NS silencia completamente los genes o simplemente los regula a la baja, dijo a The Scientist Charles Dorman del Trinity College Dublin, que no participó en este estudio. >.

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