El papel de los metales en la depredación de Myxococcus xanthus sobre Sinorhizobium meliloti

Resumen

Myxococcus xanthus es una bacteria depredadora del suelo con un comportamiento social complejo. Para depredar a otros microorganismos hace uso de mecanismos diversos, tales como producción y secreción de una gran cantidad y diversidad de enzimas hidrolíticas, antibióticos y demás metabolitos secundarios, entre otros mecanismos, para matar a sus presas y obtener nutrientes. Por otro lado, se ha demostrado que depredadores eucariotas, como las amebas, utilizan varios sistemas de intoxicación por metales para matar a sus presas por estrés oxidativo. Sin embargo, se desconoce si mecanismos similares son utilizados por los depredadores bacterianos. Por este motivo, en esta Tesis Doctoral se ha planteado como objetivo general estudiar el papel de dos metales, el cobre y el hierro, durante la depredación de M. xanthus sobre otra bacteria del suelo, Sinorhizobium meliloti. Esta bacteria posee un gran interés agrícola, ya que forma nódulos en las raíces de las leguminosas, en donde asimilan nitrógeno atmosférico que suministran a la planta. Los resultados obtenidos han revelado que ambos metales se acumulan en la interfase de colisión entre el depredador y la presa. Sin embargo, el papel de cada uno ellos en este proceso es muy diferente. En el caso del cobre, el depredador aumenta la expresión de genes implicados en la detoxificación del metal, tales como ATPasas de tipo P1B, sistemas de eflujo y oxidasas multicobre. Por su parte, la presa responde produciendo un pigmento de tipo melanina, el cual contribuye a protegerla del estrés oxidativo. Durante el desarrollo de esta Tesis Doctoral se ha identificado los dos genes que intervienen en el rizobio en la biosíntesis de este pigmento. Los resultados sobre este metal apuntan en la dirección de que el cobre es utilizado durante la depredación bacteriana de manera similar a como lo utilizan los depredadores eucariotas. En el caso del hierro, se ha observado que este metal aumenta la capacidad depredadora de la mixobacteria, probablemente muy ligado al hecho de que niveles adecuados de hierro aumentan su tasa de crecimiento y su velocidad de desplazamiento. En condiciones de escasez de hierro, tanto M. xanthus como S. meliloti reaccionan produciendo sideróforos, mixoquelinas y rizobactina, respectivamente, los cuales se acumulan de manera considerable en la zona de colisión entre las dos bacterias. Las mixoquelinas son usadas por el depredador para impedir que los rizobios puedan crecer como consecuencia de la falta de metal. En cuanto a la presa, utiliza la rizobactina como mecanismo defensivo, ya que impide que el depredador pueda obtener suficiente metal para poder depredar de manera eficiente. En esta Tesis Doctoral se ha profundizado también en el estudio de los mecanismos de captación de sideróforos por parte de M. xanthus, y de regulación de las enzimas implicadas en su biosíntesis, los cuales se desconocían hasta el momento. Teniendo en cuenta que la concentración de estos dos metales fluctúa en el suelo, los resultados obtenidos han revelado que variaciones en dichas concentraciones van a ser factores claves que determinen qué bacteria va a predominar en la interacción, lo que sin duda tendrá repercusiones medioambientales y agrícolas.