Cómo manipulan los microorganismos las algas verdeazuladas
Un equipo de investigadores descubre un gen desconocido hasta ahora que favorece indirectamente la fotosíntesis
Las cianobacterias -también llamadas algas verdeazuladas- son conocidas como las "plantas del océano" porque realizan la fotosíntesis a escala gigantesca, producen oxígeno y extraen del medio ambiente el gas de efecto invernadero CO2. Sin embargo, para ello necesitan nutrientes adicionales como el nitrógeno. Un equipo dirigido por el biólogo Prof. Dr. Wolfgang R. Hess, catedrático de Genética de la Universidad de Friburgo, ha descubierto un gen hasta ahora desconocido que desempeña un papel clave en la coordinación del metabolismo del nitrógeno y los carbohidratos: con él, las cianobacterias regulan indirectamente el crecimiento de microorganismos que favorecen la fotosíntesis. "Nuestro trabajo demuestra que existen numerosas interdependencias hasta ahora desconocidas incluso entre los organismos más pequeños del medio ambiente y que muchos genes hasta ahora desconocidos desempeñan un papel en ello", afirma Hess. Los resultados se han publicado en la revista científica Nature Communications.
Equilibrio entre nutrientes primarios
Las cantidades de carbono (CO2) y nitrógeno disponibles para plantas, algas y cianobacterias no son siempre las mismas. Para la fotosíntesis, un equilibrio fisiológicamente relevante entre estos dos nutrientes primarios es de enorme importancia. En los datos genéticos de las cianobacterias, Alexander Kraus, estudiante de doctorado con Wolfgang R. Hess en la Universidad de Friburgo, ha descubierto y caracterizado ahora un gen que desempeña un papel clave en este contexto: el gen codifica una proteína denominada NirP1. Ésta sólo se produce si las células identifican una deficiencia de carbono en relación con el nitrógeno disponible.
La proteína en sí es demasiado pequeña para actuar como enzima como muchas otras proteínas. En colaboración con el Dr. Philipp Spät y el Prof. Dr. Boris Maček, del Centro del Proteoma de la Universidad de Tubinga, los investigadores descubrieron que la NirP1 puede unirse permanentemente a una enzima que normalmente convierte el nitrito en amonio. NirP1 lo impide y garantiza así que el nitrito se acumule en las células; a continuación se producen otros cambios metabólicos masivos, que fueron analizados en detalle en colaboración con el equipo del Prof. Dr. Martin Hagemann de la Universidad de Rostock. Por último, las cianobacterias empiezan a exportar nitrito al medio ambiente, donde el nitrito adicional estimula el crecimiento de microorganismos útiles y, por tanto, de un microbioma beneficioso para la fotosíntesis de las cianobacterias.
Ideas para seguir investigando
Los resultados sugieren ideas para la investigación en curso sobre las interacciones entre microorganismos y el papel de este gen regulador que hasta ahora era poco conocido, dice Hess. "Además, los pequeños reguladores proteicos como NirP1 podrían utilizarse en el futuro en la biotecnología 'verde' y 'azul' para el control selectivo del metabolismo".
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