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Interactions of PatA with the Divisome during Heterocyst...

Desvelando elementos que conectan procesos cianobacterianos esenciales. Interactions of PatA with the Divisiome during Heterocyst Differentiation in Anabaena.

Ana Valladares, Cristina Velázquez-Suárez y Antonia Herrero.

mSphere 2020, Vol. 5, Issue 3 e00188-20. 10.1128/mSphere.00188-20

IBVF

La Tierra se formó hace unos 4.500 millones de años, y la vida apareció en la misma hace alrededor de 3.500 millones de años. Pero la vida no siempre ha estado representada por las plantas y animales que vemos hoy en día. En realidad, la vida fue exclusivamente bacteriana durante la mayor parte de su existencia en nuestro planeta. De hecho, en la evolución de nuestro planeta y de la vida en él fue crucial la aparición, hace unos 2800 millones de años, de unos microorganismos, las cianobacterias, capaces de realizar un proceso innovador (la fotosíntesis oxigénica) que permitió la acumulación de oxígeno en la atmósfera primitiva. En la actualidad, las cianobacterias tienen una amplia distribución en la Tierra y son importantes productores primarios, y los principales fijadores de nitrógeno del planeta.   

Las cianobacterias muestran una sorprendente diversidad morfológica que incluye numerosas formas unicelulares y multicelulares. En este último grupo se encuentran las cianobacterias formadoras de heterocistos capaces de crecer formando filamentos compuestos por cadenas de células. La mayoría de ellas son células vegetativas que llevan a cabo la fotosíntesis oxigénica, pero otras son células especializadas en la fijación del nitrógeno atmosférico (los heterocistos). Este reparto de funciones hace posible la coexistencia en el filamento de procesos fisiológicos químicamente incompatibles: la fotosíntesis oxigénica y la fijación del nitrógeno atmosférico, que es enormemente sensible al oxígeno.               

Los heterocistos son células diferenciadas que han perdido tanto la capacidad de generar oxígeno fotosintéticamente como la de dividirse, convirtiéndose en verdaderas fábricas cuya única misión es la de tomar y reducir hasta amoniaco el N2 que se encuentra en la atmósfera y, de este modo, alimentar a las células vegetativas adyacentes. Los heterocistos se diferencian a partir de las células vegetativas del filamento cuando no existe nitrógeno combinado en el medio externo, siguiendo un programa de diferenciación celular finamente regulado. Uno de los momentos claves durante el establecimiento de este programa es la pérdida de la capacidad de revertir a la condición inicial de célula vegetativa, incluso cuando se suministra nitrógeno combinado en el medio.               

En este artículo publicado en mSphere, Ana Valladares, Cristina Velázquez y Antonia Herrero describen una investigación en la que estudian una posible conexión entre estos dos momentos claves en el proceso de diferenciación de los heterocistos: la pérdida de la capacidad para revertir a célula vegetativa y la pérdida de la capacidad de división de la célula que se está diferenciando. De este modo, han identificado una proteína esencial en el proceso de diferenciación de los heterocistos, PatA, capaz de interaccionar con factores esenciales de la maquinaria de división celular, desestabilizando el complejo de división celular.               

La principal conclusión de este trabajo es que la inhibición de la división celular a través de PatA, representaría un mecanismo clave en el establecimiento de la irreversibilidad del proceso en la célula que se está diferenciando, culminando con la formación de células terminales especializadas en la fijación del nitrógeno atmosférico. Proporcionando nitrógeno, el heterocisto permite que el filamento continúe con su actividad de fijación fotosintética del dióxido de carbono, que es esencial para mantener el equilibrio de gases en la atmósfera y para la productividad primaria de nuestro planeta.  

 

  
              

Más información:

Interactions of PatA with the Divisome during Heterocyst Differentiation in Anabaena. Ana Valladares, Cristina Velázquez-Suárez and Antonia Herrero. mSphere 5 Issue 3 e00188-20. 10.1128/mSphere.00188-20