IBR   13079
INSTITUTO DE BIOLOGIA MOLECULAR Y CELULAR DE ROSARIO
Unidad Ejecutora - UE
congresos y reuniones científicas
Título:
La proteína fotosintética Flavodoxina presenta una dinámica evolutiva fuertemente ligada a la geoquímica del hierro
Autor/es:
PIERELLA KARLUSICH JUAN JOSÉ; CECCOLI ROMINA; GRAÑA MARTÍN; ROMERO HÉCTOR; CARRILLO NÉSTOR
Lugar:
Valle Hermoso
Reunión:
Congreso; 1ra Reunión Argentina de Biología Evolutiva (RABE); 2015
Resumen:
IntroducciónEl estrés oxidativoy la baja biodisponibilidad de Fe representan el "lado oscuro"de la vida en una atmósfera rica en oxígeno. Ferredoxina (Fd),una proteína con un centro Fe-S, es un transportador electrónicoversátil que media procesos redox entre una gran diversidad dedonadores y aceptores, y es particularmente sensible a estascondiciones. En fotótrofos, la caída de Fd compromente susupervivencia. El remplazo de Fd por flavodoxina (Fld) es unaestrategia de muchos microorganismos fotosintéticos para superar elestrés ambiental. Fld contiene flavina mononucleótido como grupoprostético y es capaz de reemplazar funcionalmente a Fd, aunque conmenor eficiencia. Ambas proteínas proceden del mundo anaeróbico,previo a la fotosíntesis oxigénica. Mientras que Fd es ubicua, Fldestá ausente en plantas y animales. Sin embargo, la expresión deFld en cloroplastos de plantas transgénicas todavía confiereventajas adaptativas. Así, nos propusimos estudiar la historiaevolutiva de Fld y su relación con la geoquímica del Fe.Materiales y MétodosUtilizandoherramientas bioinformáticas procesamos genomas completos decianobacterias y algas (>200) y metagenomas (>80) junto a suscorrespondientes metadatos.Resultados yDiscusiónLos análisisfilogenéticos revelaron una intrincada historia evolutiva, coneventos de transferencia horizontal entre Archaea, Bacteria yEukarya. El patrón de distribución filogenética del gen mostróser muy irregular en cianobacterias y algas por estar fuertementesesgado por los niveles de Fe del ambiente, observándose una fuertecorrelación negativa entre el nivel ambiental del metal y lapresencia del gen. Por lo tanto, la deficiencia de Fe, que esfrecuente en océanos, sería una importante presión de selecciónpara la retención o adquisición del gen. Esta presión de selecciónestaría relajada en ambientes con alto nivel del metal, como costasy agua dulce. La presencia de una Fld "tipo eucariota" enlas cianobacterias marinas del clado Plochlorococcus/Synechococcus yla ausencia de Fld en plantas presentan dos ejemplos ilustrativos. Lafilogenia global de las Flds y el patrón de distribución del gensugieren que el linaje de Plochlorococcus/Synechococcus se originó apartir de un ancestro de agua dulce carente de Fld, pero habría sidoadquirida a partir de un organismo eucariota cuando este linajecianobacteriano se expande al océano. En el otro caso, el patrón dedistribución del gen y la correlación negativa entre la presenciadel gen y el nivel ambiental de Fe sugieren que la macroalga de aguadulce que colonizó tierra firme exitosamente y dio origen a lasplantas terrestres ya no tenía el gen de Fld por vivir en unambiente rico en Fe. Por lo tanto, la ausencia del gen en el genomavegetal estaría relacionado con las adaptaciones de las algas verdesa la biodisponibilidad de Fe.ConclusionesSe mostró que ungen fotosintético asociado a la tolerancia a estrés presenta unadinámica evolutiva muy compleja y fuertemente asociada a lageoquímica de un metal, tanto en procesos de transferencia génicahorizontal, como de fijación o pérdida del gen.