Desarrollo de vectores para la sobreexpresión de genes posiblemente implicados en la interacción Cupriavidus-Mimosa

Abstract

Los rizobios pertenecientes a la familia Burkholderiaceae son un grupo de rizobios aún poco estudiados, que han adquirido interés por su capacidad de asociarse simbióticamente con leguminosas de la subfamilia Mimosoideae, utilizadas como abono verde y para la restauración de suelos contaminados. En nuestro país, la mayoría de las especies de Mimosa estudiadas se encuentran asociadas simbióticamente a β-rizobios pertenecientes al género Cupriavidus. En este sentido, a partir de nódulos colectados de raíces de Mimosa magentea, una leguminosa nativa, se aisló la cepa UYMMa02A, la cual luego de su identificación resultó ser una nueva especie de rizobio perteneciente al género Cupriavidus. Esta nueva especie ha sido propuesta bajo el nombre C. ariasiae, la cual no ha sido aún formalmente validada. Estudios realizados en el Laboratorio de Microbiología Ambiental del IIBCE permitieron identificar genes y proteínas de C. ariasiae UYMMa02A expresados diferencialmente en respuesta a flavonoides, exudados radiculares o a la presencia de la planta hospedera M. pudica. En el presente trabajo nos propusimos dilucidar el rol de algunos de estos genes sobre distintos parámetros fisiológicos del simbionte bacteriano (crecimiento, movilidad, producción de sideróforos y resistencia a metales y a estrés oxidativo). De once genes inicialmente seleccionados, se logró clonar cinco bajo el control del sistema de expresión XylS/Pm, el cual permite inducir la expresión génica en presencia de 3 metil-benzoato. En general, la sobreexpresión de los genes seleccionados no alteró sustancialmente los parámetros fisiológicos ensayados. La excepción correspondió a los genes acr3 y arsR, ambos vinculados a la resistencia a arsénico. En particular, la cepa que sobreexpresa acr3 mostró mayor resistencia al arsénico. Esto sugiere que Acr3 confiere una ventaja adaptativa frente a este metaloide, en concordancia con su función como permeasa de expulsión de arseniato en otras bacterias. En contraste, la sobreexpresión de arsR afectó negativamente el crecimiento y la motilidad bacteriana, lo que podría deberse a efectos pleiotrópicos derivados de su posible rol como regulador transcripcional. Por otra parte, la ausencia de cambios fisiológicos claros frente a la sobreexpresión de genes asociados a la respuesta al estrés (ppiB, uspA) o a la biosíntesis de sideróforos (pvsE), sugiere que la expresión aislada de un único gen no es suficiente para alterar estas funciones complejas. En conjunto, los resultados obtenidos constituyen la primera aproximación experimental al estudio funcional de genes de C. ariasiae UYMMa02A posiblemente involucrados en la simbiosis con mimosas. La información generada sienta las bases para estudios futuros orientados a profundizar en los mecanismos moleculares que regulan la interacción Cupriavidus-Mimosa y en el papel que cumplen estos genes durante las etapas iniciales de la simbiosis.