Expresión de genes de toxinas de Cylindrospermopsis raciborskii en distintas condiciones de disponibilidad de nutrientes

Abstract

Las floraciones de cianobacterias son fenómenos que ocurren frecuentemente en los ecosistemas acuáticos límnicos y se han incrementado en las últimas décadas debido a la eutrofización y el cambio climático. En general, las especies que producen floraciones son potencialmente tóxicas, lo cual provoca el deterioro de la calidad del agua y pérdida de biodiversidad. Por ello, las floraciones de cianobacterias deben ser detectadas en estadios tempranos de su desarrollo, siendo necesario predecir el fenómeno para aplicar medidas preventivas. La cianobacteria filamentosa Cylindrospermopsis raciborskii constituye un gran riesgo por su aparente comportamiento invasor hacia latitudes templadas y alta toxicidad. Dicha cianobacteria produce las toxinas cylindrospermopsina (CYN), que causa la inhibición irreversible de la fosfatasa del hígado, tumores y diarreas, y saxitoxina (STX) que bloquea el flujo de sodio en la membrana celular resultando en parálisis muscular. No se conocen aún los factores que promueven la producción de toxinas en esta especie. Sin embargo, se postula que la actividad metabólica afecta la producción de toxinas, por ejemplo en condiciones ambientales subóptimas tales como el estrés por nutrientes. El objetivo de este trabajo fue estudiar la expresión de genes involucrados en la síntesis de CYN (cyrA) y STX (sxtI) en cepas de C. raciborskii productoras de dichas toxinas cultivadas en distintas condiciones de estrés nutricional (variaciones en la disponibilidad de nitrógeno y fósforo) mediante PCR en tiempo real (qPCR-TR). La cepa de C. raciborskii productora de CYN correspondió a un aislamiento de Australia (CYPK011K), mientras que las productoras de STX se aislaron de sistemas acuáticos de Uruguay (MVCC19 y MVCC14) y USA (CCMP1973). Los resultados obtenidos mostraron que todas las cepas expresaron los genes para ambas cianotoxinas en todas las condiciones ensayadas, observándose distintos patrones de expresión entre ellas. Las cepas uruguayas no mostraron expresión de cyrA, confirmando la ausencia de producción de CYN en los cultivos. En general, las cepas productoras de STX mostraron mayor expresión del gen sxtI en condiciones de deficiencia de N, siendo mayor aún cuando había P presente. Las diferencias en la expresión de sxtI observadas para las distintas cepas en las condiciones nutricionales ensayadas reflejarían diferencias a nivel ecofisiológico, sugiriendo que se tratarían de distintos ecotipos de la especie. La evidencia obtenida hasta el momento apunta a que no existiría una regulación génica del cluster sxt dada por los nutrientes en sí, sino que la expresión aparenta ser constitutiva y depender de la capacidad de crecimiento de las cepas.