Por más simples que nos parezcan, los organismos unicelulares como las bacterias deben tener muchas habilidades para sobrevivir. Es fundamental que sean capaces de detectar y responder muy rápidamente a los cambios en su entorno.
Una herramienta con la que cuentan para ello son los sistemas de dos componentes (TCS, por sus siglas en inglés). Estos componentes son dos proteínas: una que actúa como sensor detectando señales externas como temperatura, salinidad o pH, y actuando en función de ello transfiriendo una señal química que modifica al segundo componente, que actúa como regulador de respuesta, activando o reprimiendo la expresión de genes.
A medida que avanza nuestro conocimiento sobre las bacterias, se van identificando distintos TCS. En Bacillus subtilis, una bacteria que puede crecer en distintos rangos de temperatura, se ha identificado un TCS formado por las proteínas DesK y DesR que regula la fluidez de la membrana celular en respuesta a bajas temperaturas. Cuando la temperatura baja de 30°C, la membrana se endurece, y para evitarlo entra en acción DesK, que se activa, transfiere un fosfato a DesR y juntos inducen la expresión del gen des. Este gen produce una enzima que reestablece la fluidez de la membrana.
Investigadores de IBR liderados por Cecilia Mansilla descubrieron que B. subtilis tiene otro sistema homólogo, formado por las proteínas YvfT y YvfU, que regulan al grupo de genes yvfRS. Estos codificarían para un exportador de membrana, aunque se desconoce cuáles son los sustratos que transporta. Sorprendentemente, vieron que este sistema también responde a cambios de temperatura, pero con un patrón opuesto: se activa cuando la temperatura aumenta, a 37°C.
Descubrieron además que ambos sistemas, DesK/DesR e YvfT/YvfU, interactúan entre sí en un fenómeno llamado regulación cruzada. Esto significa que no funcionan como mecanismos aislados, sino que se comunican y trabajan juntos para ajustar la expresión de genes en respuesta a diferentes estímulos ambientales. Por ejemplo, el regulador DesR, en su estado no fosforilado, también controla la transcripción de yvfRS.
Este trabajo nos ayuda a entender mejor cómo las bacterias integran múltiples señales para adaptarse a ambientes complejos. Además, muestra la increíble sofisticación de los sistemas de señalización bacterianos, algo que puede tener aplicaciones futuras en biotecnología o en el diseño de nuevos antibióticos.
Felicitamos a Pilar Fernandez, Lucia Porrini, Julián Pereyra, Daniela Albanesi y Cecilia Mansilla por este trabajo!
