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Congreso de Estudiantes Centro de Ciencias Genómicas UNAM Jueves 8 de febrero de 2007 Hora 10:00-10:30 Autor José Luis Acosta Rodríguez 10:30-11:00 Luis F. Lozano Aguirre Beltrán 11:00-11:30 Víctor Manuel Serrano Solis 11:30-12:00 Santiago Castillo 12:00-12:30 Mildred Castellanos Escamilla 12:30-13:00 Edgardo Sepúlveda S.H. 13:00-13:30 Ramón Cervantes Rivera 13:30-14:00 América P. Rivera Urbalejo Tema Caracterización de Polimorfismos Nucleotidicos de Sitio Único SNP´s en Poblaciones Nativas de Rhizobium etli. Evolución de Secuencias de Inserción en Poblaciones de Rhizobium Consecuencias de la Transferencia Horizontal Mediada por Bacteriófagos en la Microevolución de Rhizobium etli Análisis de la congruencia evolutiva de los genes ortólogos dentro del orden Rhizobiales La Migración de los Intermediarios de Holliday es Importante para la Conversión Génica en Rhizobium etli. Regulación de la Transferencia Conjugativa del Plásmido Simbiótico de Rhizobium etli. Elementos Requeridos para Activar el Origen de Replicación de un plásmido repABC Análisis Genético y Molecular del Papel de un Pequeño RNA Antisentido, una Estructura Tallo-Asa y un Oligopéptido en la Regulación de la Traducción de la Proteína de Inicio de la Replicación de un Plasmido repABC Viernes 9 de febrero de 2007 Hora 10:00-10:30 Autor Niurka Meneses Moreno 10:30-11:00 Andrés Andrade Domínguez 11:00-11:30 Cristina Landeta Escamilla 11:30-12:00 Ana Laura Ramos Vega 12:00-12:30 Napoleón González Silva 12:30-13:00 Oswaldo Valdés Lopéz 13:00-13:30 Bernardo Sachmann Ruiz Tema Estudio del Secretoma de Rhizobium etli Utilizando Proteómica Análisis Proteómico y Transcriptómico de la Interacción Saccharomyces cereviseae-Rhizobium etli en biofilms Identificación de Genes Cruciales para el Metabolismo en el p42e de Rhizobium etli. Caracterización de la Proteina Acarreadora de Grupos Acilo SMb20651 de Sinorhizobium meliloti Genes de Burkholderia cenocepacia J2315 Involucrados en la Biosíntesis de Lipidos de Ornitina Caracterización de las Respuestas Fisiologicas y Moleculares de Frijol Negro Jamapa a la Deficiencia de Fósforo y a la Toxicidad por Manganeso Ecología Molecular y Genética de Poblaciones de Bacterias Potencialmente Patogenas del Río Apatlaco, Mor. “Caracterización de polimorfismos nucleotídicos de sitio-único (SNPs) en poblaciones nativas de Rhizobium etli” Acosta J.,* Hernández I.,* Santamaría R.,* Fernández J.,* Bustos P.,* Fruns L.,** Dávila G.,* González V.* *Centro de Ciencias Genómicas, UNAM, Méx. **Instituto de Ecología, UNAM, Méx. Estudios previos en Rhizobium etli se ha observado que la capacidad de nodulación, se puede relacionar con la distribución geográfica y con la interacción con el anfitrión (Phaseolus vulgaris), sugiriendo una coevolución,1 en tanto que la recombinación y la migración tienen un efecto en el desequilibrio de ligamiento observado,2 generando una diferenciación genética inter e intra especies, y un flujo genético restringido3. En contraste, poblaciones locales de Rhizobium etli, indican una diferenciación genética menor lo cual sugiere un mayor intercambio genético4. Existiendo una gran diversidad local pero no a gran escala5, 6. Lo cual sugiere que etli, presentaría patrones diferentes de SNPs (son los cambios de nucleótidos que se presentan en dos o mas secuencias homologas de ADN, debidos a mutaciones como las transiciones o trasversiones7) en el cromosoma y los plasmidos, siendo distribuidos por la recombinación entre replicones como en las poblaciones. La caracterización y distribución de SNPs es de suma utilidad para cuantificar de manera directa la variación genética en poblaciones 8. Como el caso del plásmido simbiótico de R. etli donde se observo que los patrones de SNPs no se presentan al azar, existen también regiones muy polimórficas y estas son compartidas entre cepas, originadas tal vez por un proceso de recombinación 9. Se comparo 8 cepas de Rhizobium etli de distinto origen geografico, CFN42 (México) CR652(Costa Rica), GR56(España), IE4771(México), KIM5(USA), S20(España), CIAT894(Colombia) Y BRASIL5(Brasil). Secuenciadas 1X, excepto CFN42 (completa) y CR652 (3x), para esto se diseño una metodología para identificar SNPs en genomas con baja cobertura, presentándo una divergencia < 20 % entre las cepas, con respecto a CFN42, También se observo que aprox. < 30% del genoma de cada cepa no es compartida con CFN42. 1.- Aguilar M. O., Riva O. and Peltzer. 2004. Analysis of Rhizobium etli and of its symbiosis with wild Phaseolus vulgaris supports coevolution in centers of host diversification. PNAS 101:13548-13553. 2.- Guttman. S. D. 1997. Recombination and clonality in natural populations of Escherichia coli. Tree 12. 3.-Souza V., Nguyen T.T., Piñero D and Lenski R.E., 1992. Hierarchical analisis of linkage disequilibrium in Rhizobium populations: Evidence for sex. PNAS 89:83898393. 4.- Silva C., Vinuesa P., Eguiarte L.E., Martinez E. and Souza V. 2002. Rhizobium etli and Rhizobium gallicum Nodulate Common Bean (Phaseolus vulgaris ) in Traditionally Managed Milpa Plot in Mexico: Population Genetics and Biogeographic Implications. Applied and environmental microbiology. 69:884-893. 5- Vinuesa P., Silva C., Werner D., Martinez E., 2005 Population genetics and phylogenetic inference in bacterial molecuar systematcs: the roles of migration and recombination in Bradyrhizobium species cohesion and delineation. Molecular Phylogenetics and Evolution , 34, 29-54. 6.-Young M., Park D., and Weir D. 2004 Diversity of 16S rDNA sequences of Rhizobium spp. Implications for species determinations. Microbiology letters 238:125131. 7.- Brown T. A. 2002. Genomes. Editorial Wiley-liss. 2 ediccion. New York, USA. 8.- Silva C., Vinuesa P., Eguiarte L., Souza V., Martinez E., 2005 Evolutionary genetics and biogeographics structure of Rhizobium gallicum sensu lato, a widely distributed bacterial simbiont of diverse legumes Molecular Ecology 14, 4033-4050. 9.-Flores M., Morales L., Avila A., González V., Bustos P., García D., Mora Y., Guo X., Collado J., Piñero D., Dávila G., Mora J. and Palacion R., 2005 Diversification of DNA Sequences in the Symbiotic Genome of Rhizobium etli. American Society for Microbiology 187:7185-7192. EVOLUCIÓN DE SECUENCIAS DE INSERCIÓN EN POBLACIONES DE Rhizobium etli Lozano, L.1, Bustos, P. 1, Santamaría R. 1, Hernández, I. 1, Fernández, J. 1, Dávila, G. 1 , y González, V. 1 1 Laboratorio de Genómica Evolutiva. Centro de Ciencias Genómicas, UNAM. Las rhizobias son un grupo extenso de bacterias del Orden Rhizobiales, capaces de fijar nitrógeno y de formar nódulos en las raíces de distintas leguminosas. Actualmente se conocen los genomas completos de 17 bacterias pertenecientes al Orden Rhizobiales, entre ellas el de Rhizobium etli (1). El genoma de esta bacteria consta de un cromosoma circular de ~4.4 Mbs y 6 plásmidos de 200 a 650 Kbs. El análisis de los genomas de las rhizobias ha revelado que los plásmidos y las islas simbióticas tienen gran cantidad de secuencias de inserción (ISs). Las ISs son segmentos de ADN (<2.5 Kb) con una organización genética sencilla, ya que sólo codifican para aquellas funciones relacionadas con su movilidad y tienen la capacidad de insertarse en múltiples sitios del genoma (2). En el genoma de R. etli hay 40 ISs, la mayoría distribuidas entre el cromosoma, el plásmido conjugativo y el plásmido simbiótico (1). En el presente trabajo se muestran los avances del análisis de las ISs en distintas poblaciones de R. etli, con la finalidad de conocer su dinámica evolutiva y su efecto en la evolución genómica de esta bacteria. A diferencia de otros trabajos (3), la aproximación experimental que hemos decidido adoptar, consiste en evaluar inicialmente aquellas ISs que se encuentren en la misma localización genómica en muchas cepas de distintas poblaciones. Para esto nos basamos en la anotación del genoma de R. etli CFN42. Las ISs que se encuentren en la misma localización, nos permitirán evaluar el papel de la selección en su prevalencia en poblaciones naturales. Los datos necesarios para este proyecto se obtuvieron a partir de la secuenciación parcial del genoma de 10 cepas de R. etli, y del análisis de 3 diferentes poblaciones de R. etli previamente analizadas, seleccionando 30 cepas en cada una de las poblaciones. A partir del genoma anotado de R. etli CFN42, se caracterizaron las ISs completas en el cromosoma y plásmidos mediante comparaciones con el “IS Database” y GenBank. Para cada ISs se diseñó un par de oligos en los genes aledaños y se realizaron reacciones de PCR para identificar si las ISs de R. etli CFN42 están en la misma localización en todas las cepas, y obtener un perfil de ausencia/presencia de ISs. Por otro lado, se diseñaron oligos para 5 genes “housekeeping”: argS, ruvB, dnaX, dnaB y glyA. Hasta el momento se han seleccionado 3 ISs para secuenciarlas las cuales corresponden a ISs presentes en el plásmido simbiótico y se encuentran bordeando la regíon simbiótica del mismo. Resulta interesante encontrar que estas son las ISs que se hallan en mayor número presentes en las poblaciones analizadas. Actualmente hemos obtenido secuencias de 2 ISs (ISAs1 y IS5) para distintas cepas de todas las poblaciones y secuencias de los genes housekeeping para las cepas de distinto origen geográfico. Al tiempo que se vayan obteniendo las secuencias se van a estar realizando los experimentos de Southern Blot para verificar si las ISs secuenciadas se encuentran en otra localización en las cepas analizadas. Una vez que se tengan todas las secuencias de las ISs y los genes “housekeeping” se realizará en análisis para determinar la dinámica evolutiva(3) de las ISs, mediante la realización de filogenias de estas ISs y se determinará el tipo de selección (neutral, positiva o purificadora) que actúa en cada IS. Estos mismos análisis se realizaran en varios genes “housekeeping” secuenciados de las cepas que tuvieron ISs para poder comparar ambos resultados. 1. González, V. et al. 2006. The partitioned Rhizobium etli genome: genetic and metabolic redundancy in seven interacting replicons. PNAS 103(10):3834-3839. 2. Mahillon, J. and Chandler, M. 1998. Insertion sequences. Microbiol. Mol. Biol. Rev. 62:725-774. 3. Kalia, A. et al. 2004. Evolutionary dinamics of insertion sequences in Helicobacter pylori. J. Bacteriology. 186:7508-7520. Consecuencias de la Transferencia Horizontal Mediada por Bacteriófagos en la Diversificación y la Microevolución del Genoma de Rhizobium etli Serrano-Solís V.M.1, Dávila J.G.1. 1 Laboratorio de Genómica Evolutiva, Centro de Ciencias Genómicas, UNAM, Apartado Postal 565-5-A, Cuernavaca, México., Los bacteriófagos son virus que infectan bacterias. Son ubicuos en ambientes donde existen bacterias (Mendum, 2001; Hendrix, 2003). Los bacteriófagos modifican la ecología de las poblaciones bacterianas (Middelboe, 1996; Wommack, 2000), transfieren genes por transducción (Ashelford et al, 1999) y aumentan biodiversidad por la inserción de DNA (Freifelder y Meselson, 1970). Los profagos, que son los genomas virales insertados en los genomas bacterianos, pueden constituir hasta el 20% del DNA bacteriano total, contribuyendo así, a la diversificación entre individuos de la misma especie (Casjens, 2003). Se han aislado fagos que infectan a R. leguminosarum (Mendum et al, 2000), a R. leguminosarum bv. trifolii, bv. viciae, bv. phaseoli (Sharma, 2002; Dhar et al, 1993), Sinorhizobium meliloti (Werkin et al, 1988, 1989;) y Mesorhizobium loti (Turska-Szewczuk, 2000). Nuestro modelo de estudio es la bacteria Rhizobium etli, simbionte de Phaseolus vulgaris al fijar nitrógeno atmosférico en los nódulos radiculares. La secuencia genómica total de Rhizobium etli cepa CFN42, constituida por un cromosoma y seis plásmidos circulares (p42a, b, c, d, e y f), fue recientemente publicada (González et al., 2006). El plásmido p42d (pSym) que contiene la mayoría de los genes indispensables para la simbiosis (genes nod y fix) ha sido utilizado en estudios de microevolución para entender las bases de la diversificación de las secuencias de DNA (Flores et al., 2005; González et al., 2003). La presencia de genes propios de bacteriófagos integrados en el genoma de R. etli, muestra que es posible aislar tanto secuencias completas de bacteriófagos específicos para R. etli, como secuencias virales relacionadas a R. etli para así, poder explicar los procesos de recombinación por TH, tomando como vector probable a los Bacteriófagos transductantes. A la fecha, no existe literatura publicada, relacionada a la descripción de fagos específicos para R. etli. Contrastando con esto, nosotros estamos caracterizando un Bacteriófago específico para R. etli cepa CFN42 con lo cual demostramos que R. etli si es afectada por virus y por tanto puede ser sujeto de transducción. 1. Ashelford KE, et al., 1999 In situ population dynamics of bacterial viruses in a terrestrial environment. Appl Environ Microbiol; 65(1):169-74. 2. Casjens, S., (2003). Prophages and bacterial genomics: what have we learned so far?. Molecular Microbiology. 49(2), 277-300. 3. Dhar, B., Upadhyay, K. K. and Singh, R. M. (1993) Isolation and characterization of bacteriophages specific for Rhizobium leguminosarum biovar phaseoli. Can. J. Microbiol. 39: 775-779. 4. Flores, M., Morales, L., Avila, A., Gonzalez, V., Bustos, P., Garcia, D., Mora, Y., Guo, X., Collado-Vides, J., Pinero, D., Davila, G., Mora, J., Palacios, R., (2005) Diversification of DNA sequences in the symbiotic genome of Rhizobium etli. J Bacterial.187:7185-92. 5. Freifelder, D., and Meselson, M. (1970) Topological relationship of prophage lambda to the bacterial chromosome in lysogenic cells. Proc Natl Acad Sci USA 65: 200–205. 6. Gonzalez V, Bustos P, Ramirez-Romero MA, Medrano-Soto A, Salgado H, Hernandez-Gonzalez I, Hernandez-Celis JC, Quintero V, Moreno-Hagelsieb G, Girard L, Rodriguez O, Flores M, Cevallos MA, Collado-Vides J, Romero D, Davila G. (2003) The mosaic structure of the symbiotic plasmid of Rhizobium etli CFN42 and its relation to other symbiotic genome compartments. Genome Biol. 4(6):R36. 7. Gonzalez V, Santamaria RI, Bustos P, Hernandez-Gonzalez I, Medrano-Soto A, Moreno-Hagelsieb G, Janga SC, Ramirez MA, Jimenez-Jacinto V, Collado-Vides J, Davila G. (2006). The partitioned Rhizobium etli genome: genetic and metabolic redundancy in seven interacting replicons. Proc Natl Acad Sci U S A. 103;38343839. 8. Hendrix, R. W., (2003). Bacteriophage genomics. Current Opinion in Microbiology. 6:506-511. 9. Mendum, T. A., Clark, I. M. and Hirsch, P. R. (2001) Characterization of two novel Rhizobium leguminosarum bacteriophages from a field release site of genetically-modified rhizobia. Antonie van Leeuwenhoek 79: 189–197. 10. Middelboe M, Jorgensen N, Kroer N. Effects of Viruses on Nutrient Turnover and Growth Efficiency of Noninfected Marine Bacterioplankton. (1996) Appl Environ Microbiol. 62:1991-1997 11. Sharma, R. S., Mohemmed, A. and Babu, C. R. (2002) Diversity among rhizobiophages from rhizospheres of legumes inhabiting three ecological regions on India. Soil Biol. Biochem. 34:965-973. 12. Turska-Szewczuk, A. Russa, R. 2000 A New Mesorhizobium Ioti HAMBI 1129 Phage Isolated from Polish Soil Current Microbiology 40; 341-343. 13. Werquin, H. W. Ackermann and R. C. Levesque. (1989). Characteristics and comparative study of five Rhizobium meliloti bacteriophages. Current Microbiology 18:307–311. 14. Wommack K. E., Colwell R. R., (2000) Virioplankton: vViruses in aquatic ecosystems. Microbiol Mol Biol Rev. 69-114. Análisis de la congruencia evolutiva de los genes ortólogos dentro del orden Rhizobiales. Santiago Castillo y Víctor González. Programa de Genómica Evolutiva, Centro de Ciencias Genómicas, UNAM. La estudios previos, tanto en alfaproteobacteria como en gamaproteobacteria, han estudiado la congruencia de las historias evolutivas de familias de genes sin llegar a resultados concluyentes (1,2,3,4). La idea central de este proyecto es determinar si los ortólogos presentes en el orden Rhizobiales presentan una historia evolutiva común. 631 grupos de ortólogos fueron identificados. Estos grupos de ortólogos están enriquecidos en funciones que tienen que ver con metabolismo. Por otra parte, no hay casi elementos de origen externo y cerca de un 12 % esta pobremente clasificado. Por otra parte, 41 % de los grupos de ortólogos coocurren en las unidades transcripcionales R. etli CFN42. Se construyero 631 filogenias con los 631 grupos de ortólogos. 317 topologías diferentes fueron encontradas entre las 631 filogenias; lo cual indica que no hay una solo historia evolutiva. Pero por otra parte, el árbol consenso y la filogenia del megaalineaminto coinciden. Esta claro que el parecido en las historias evolutivas de 631 grupos de ortólogos se diferencia de un proceso aleatorio. Tanto el árbol consenso como las biparticiones de las 631 filogenias parecen indicar, que si bien no hay una sola historia, las historias particulares de los grupos de ortólogos tienen muchos tramos en común. Por ejemplo, para el árbol consenso la mayoría de sus nodos son apoyados por más de la mitad de los grupos de ortólogos. Por otro lado, casi el 70% de las biparticiones caen dentro del árbol consenso. Solo hubo 73 biparticiones diferentes, lo cual esta a dos ordenes de magnitud del número de biparticiones diferentes para las filogenias de arreglo aleatorio. Es decir, las filogenias se han circunscrito a pocos rutas y no hay tantas como fuera posible. Cada filogenia difiere de otra en 4 biparticiones. Por otra parte, el criterio de ortología aquí utilizado no parece que este pueda ser la razón de la incongruencia. Puede que el error sistemático este actuando en este conjunto de datos pero tanto el tipo de moléculas utilizadas, es decir; proteínas, como el método de reconstrucción “maximum likelihood” son mas robustos frente a este problema tanto que otras moléculas DNA y que otros métodos (3). LA MIGRACIÓN DE LOS INTERMEDIARIOS DE HOLLIDAY ES IMPORTANTE PARA LA CONVERSIÓN GÉNICA EN Rhizobium etli. Castellanos M., Rodríguez C., Martínez J. y Romero D Centro de Ciencias Genómicas, UNAM. Av. Universidad s/n. Col. Chamilpa, Cuernavaca, Mor. Tel: 01(777)3175867 Fax: (52)777 3175581 Correo electrónico: mcastel @ccg.unam.mx La recombinación homóloga permite la transferencia recíproca de información (recombinación) así como otro fenómeno conocido como conversión génica (CG), en el cual existe una transferencia no recíproca de información. Secuencias homólogas y más de 20 proteínas participan en la recombinación. Entre ellas se encuentran las responsables de la migración de los intermediarios de Holliday (RuvAB, RecG y RadA). RuvB forma un anillo hexamérico con actividad de helicasa, que en conjunto con RuvA (tetrámero que sirve como plataforma para la estructura de Holliday), es como el motor que desenrolla al DNA, en una reacción dependiente de ATP. Funciona alargando las regiones heteroduplex1. RecG puede mover al intermediario de Holliday tanto lejos del punto de inicio de la recombinación (actividad recombinogénica) como al contrario (actividad antirrecombinogénica). Dado que ambas actividades, al menos in vitro, se presentan en magnitud similar, el efecto neto es el de limitar la migración2. La evidencia de que RadA está involucrada en la migración es genética, ya que una doble mutante recG ruvA muestra solamente una deficiencia moderada en recombinación. Sin embargo, en una triple mutante recG ruvA radA los niveles de recombinación decaen más drásticamente3. En nuestro grupo, Santoyo G. analizó la frecuencia con que aparecía la CG en la cepa silvestre de Rhizobium etli, utilizando un sistema de dos plásmidos que poseen, cada uno, una copia del gen nifH. Una de estas copias fue modificada insertándole sitios de restricción cada 100 pb aproximadamente, los cuales sirvieron como marcadores para definir la longitud y anatomía de los eventos de conversión. En este sistema la selección se hizo para cointegrados, los cuales fueron el resultado de un entrecruzamiento que pudo estar o no asociado a CG. Usando la misma estrategia, estamos analizando mutaciones en los genes responsables de la migración de los intermediarios de Holliday (ruvAB, recG y radA) y cómo afectan a la conversión 4. Hasta ahora, hemos analizado 4 mutantes: radA, recG, ruvBrecG y ruvBradA. En la doble mutante ruvBrecG (donde sólo se encuentra RadA en el sistema), hay tractos de conversión más cortos que en la WT; más aún, muchos de los cointegrados no están asociados a conversión. De modo contrario, en la mutante radA la anatomía de los tractos de conversión se afecta ligeramente. En conjunto, estos resultados nos indican que RadA y/u otras proteínas no participan en conversión génica tan eficazmente como RuvAB y/o RecG. En la mutante recG, hemos detectado tractos de conversión más largos que en la cepa silvestre, por ello, suponemos que la actividad de recG es antirrecombinogénica. Basándonos en esto, en la doble mutante ruvBradA (donde sólo RecG está presente), debería haber tractos muy cortos. Ésto no fue así, ya que los tractos en esta doble mutante fueron tan largos como en la silvestre. Esas observaciones pueden explicarse si suponemos que RuvAB es totalmente recombinogénica y más efectiva y rápida que RecG, la cual, en contraste, posee una actividad bidireccional. Además, tomando en cuenta los resultados de la mutante recG, parece que ésta proteína representa un obstáculo para los sistemas de reparación, así, cuando no está presente, dichos sistemas pueden actuar libremente. 1. J. Bacteriol 181, 5543-5550 (1999); 2. Cell 75, 341–350 (1993); 3. J. Bacteriol 184, 6836-6844 (2002); 4. J. Bacteriol 187(12):4116-26 (2005) RctA, UN REGULADOR TRANSCRIPCIONAL QUE REPRIME LA TRANSFERENCIA CONJUGATIVA DEL PLÁSMIDO SIMBIÓTICO DE Rhizobium etli Sepúlveda, E. 1, Pérez-Méndoza, D. 2, Muñoz , S. 2, Ramírez-Romero, M.A. 1, Soto, M.J. 2, Cervantes, L. 1, Herrera-Cervera, J.A. 3, López-Lara, l.1, Geiger, O. 1, Sanjuán, J. 2, Brom , S. 1, y Romero, D. 1 1 Centro de Ciencias Genómicas, UNAM. A.P. 565-A, Cuernavaca, Mor. México. 2 Estación Experimental del Zaidín-CSIC. , 18008 Granada, España. 3Departamento de Biología Vegetal, Facultad de Ciencias, Universidad de Granada, 18071 Granada, España. edsepulv@ccg.unam.mx Tel. 56227691 Fax. (01) 7773175581 El plásmido simbiótico de Rhizobium etli (p42d) posee todos los genes necesarios para codificar un sistema conjugativo tipo IV, sin embargo solo se había reportado su movilización en condiciones de laboratorio por cointegración con otro plásmido automovilizable (p42a). Por medio de mutación al azar hemos identificado cepas mutantes capaces de transferir el plásmido simbiótico en ausencia del p42a; estas mutantes nos permitieron identificar a un gen, rctA, como regulador negativo de la conjugación del plásmido simbiótico. El gen rctA se encuentra adyacente al operón virB y se transcribe divergentemente de éste, además se encuentra conservado en localización y secuencia en el pA de Sinorhizobium meliloti y en el pATc58 de Agrobacterium tumefaciens. Este gen codifica para una proteína de 124 aminoácidos y presenta un dominio de unión a DNA del tipo de helice alada, lo que lo ubica como un fuerte candidato para un regulador a nivel transcripcional. Para determinar el mecanismo por el cual rctA regula negativamente la expresión del operón virB hemos mapeado los promotores de rctA y del operón virB. El primero se localiza en la región intergénica entre ambos y el segundo en la región codificante de rctA. Por medio de PCR hemos aislado el gen y lo clonamos en el plásmido pET16B, generando una fusión traduccional a una etiqueta de histidinas. Esta fusión es capaz de restaurar el fenotipo de represión conjugativa en cepas mutantes en rctA. La proteína se sobrexpresó y purificó (por medio de una columna de Ni-Sepharosa y eluyendo con imidazol) y fue usada en ensayos de retardo de migración electroforética (EMSA) utilizando como blanco las regiones del genoma en donde fueron mapeadas los promotores mencionados previamente. Realizando recortes de estas regiones hemos podido identificar un fragmento de 100 pb (abarcando el promotor del operón virB) como la región mínima necesaria para la unión de RctA al DNA. Ensayos de competencia han demostrado que esta unión es específica. Un análisis de la región equivalente en S. meliloti, A. tumefaciens y R. etli reveló una zona conservada de nueve nucleótidos entre las cajas -10 y -35 del promotor de virB y otra de cuatro nucleótidos localizada después del sitio de inicio de la transcripción de este gen. Actualmente realizamos la mutación de estas regiones para, mediante ensayos de retardo, de footprinting y fusiones transcripcionales, determinar si son los motivos reconocidos por RctA para su unión a DNA. 1.-Pérez-Mendoza D., Sepúlveda, E., Pando, V., Muñoz, S., Nogales, J., Olivares, J., Soto, M. J., HerreraCervera, J. A., Romero, D., Brom, S & Sanjuán, J.(2005). Identification of the rctA gene required for repression of conjugative transfer of rhizobial symbiotic megaplasmids. J. Bacteriol.187:7341-7350 Elementos requeridos para activar el origen de replicación de un plásmido repABC Cervantes-Rivera, R. y Cevallos, G. M. A. Programa de Genómica Evolutiva, Centro de Ciencias Gnómicas-UNAM. El pSym de Rhizobium etli es un plásmido de bajo número de copias (1-2 por cromosoma) que pertenece a la familia de replicadores repABC. Los replicadores repABC se caracterizan por la presencia de tres genes conservados, repA, repB y repC, así como dos regiones de incompatibilidad inca e incb. RepA y RepB participan en la estabilidad del plásmido. RepA, además, es el regulador negativo del sistema. RepB se une a incb donde se localiza el sitio par. En inca hay un RNA antisentido que regula la expresión de RepC. El presente trabajo se centra en el estudio de la replicación del pSym. Trabajos previos del laboratorio demostraron que las deleciones de repC impedían que el plásmido replicara. En primer lugar se planteo delimitar el origen de replicación. Se clonó repC en un vector suicida bajo el promotor PLac, se conjugó a R. etil, se observó que la construcción replica eficientemente, lo que indica que el origen de replicación está dentro de la región codificante de repC y que RepC podría ser la proteína iniciadora de la replicación. Una región rica en A+T es una característica típica de los orígenes de replicación. Un análisis in silico de la secuencia de repC, identificó una región rica en AT de 200 nucleótidos en la parte central del gen. Mutaciones sinónimas de dicha región impiden la replicación, lo que sugiere una función importante en el inicio de la replicación. Los análisis preliminares de los intermediarios de replicación en electroforesis de dos dimensiones sugieren que el oriV podría estar entre el nucleótido 400 y 800, y que este plásmido podría estar replicando por un mecanismo theta bidireccional. Con los experimentos anteriores ya habíamos delimitado la región de inicio de la replicación, para tener una descripción más detallada, se decidió determinar el nucleótido en el que inicia la replicación, para lo que usamos la técnica RIP. Los resultados preliminares sugieren que la replicación en cadena líder inicia en el nucleótido 586, en tanto que en la cadena retardada inicia en el 695, lo que nos da un margen de 109 nucleótidos entre el inicio de la replicación entre una cadena y otra. La incompatibilidad es una más de las características de las proteínas iniciadoras de la replicación. Experimentos con diferentes quimeras, entre repC del pSymd de R. etli y repC del pSymA de R. meliloti nos han sugerido que la incompatibilidad de RepC está determinada por 123 aminoácidos del extremo carboxil. Análisis genético y molecular del papel de un pequeño RNA antisentido, una estructura tallo-asa, y un oligopéptido en la regulación de la traducción de la proteína de inicio de la replicación de un plásmido repABC Proyecto de Doctorado de América Rivera Urbalejo La cepa CFN42 de Rhizobium etli contiene el plásmido p42d, cuyo replicón básico es un operón repABC. Un análisis genético de este operón demostró que en la región intergénica repBrepC (inc-alfa) contiene al menos tres elementos reguladores que participan en la regulación de la expresión de RepC: A) un gen que codifica para un RNA antisentido (ctRNA) de 59 pb. B) Una estructura tallo-asa localizada inmediatamente arriba del gen repC y C) Un pequeño péptido de 10 residuos de aminoácidos codificado dentro del elemento S . OBJETIVO Identificar los mecanismos moleculares mediante los cuáles el ctRNA, el elemento S, y el oligopéptido regulan la replicación del plásmido p42d. HIPOTESIS 1.- El SD del gen repC es deficiente para replicar y el estar ocluido dentro del elemento S, entorpece su funcionamiento ya de por si, poco eficiente. 2.- Suponemos el SD del péptido que se codifica dentro del elemento S es mejor que el SD de repC. Debido a que el codón de termino del péptido sobrelapa con el SD de repC, es que sugerimos que hay un acoplamiento traduccional. 3.- Suponemos que la interacción del ctRNA con el RNAm del operón induce que este tome una conformación tal (formación del elemento S) que impida que el péptido se traduzca y por consiguiente que repC tampoco lo haga. 4.- En ausencia de la interacción del ctRNA y el RNAm del operón se tendría un plegamiento alternativo que favorecería la traducción. Suponemos también que el paso del ribosoma sobre el elemento S, cuando esta traduciendo el péptido , facilita la apertura de la estructura tallo-asa, liberando así el SD de repC. Estudio del Secretoma de Rhizobium etli utilizando proteómica. Meneses Moreno Niurka Tutor: Dr. Sergio Encarnación Guevara Resumen: En nuestro trabajo estudiaremos las proteínas que son secretadas al medio por Rhizobium etli en los estadios tempranos de crecimiento, la fase estacionaria, además en vida libre ante la presencia del inductor naringenina y durante la formación del biofilm. Esto lo analizaremos valiéndonos de herramientas de la proteómica para identificar las proteínas secretadas “secretoma”, y definir el papel de estas en el funcionamiento celular en las etapas que planteamos estudiar. Actualmente contamos con los primeros resultados, que concuerdan con los reportados en otras especies. ANALISIS PROTEÓMICO Y TRANSCRIPTÓMICO DE LA INTERACCIÓN Saccharomyces cerevisiae – Rhizobium etli EN BIOFILMS. Andrade-Domínguez A1. y Encarnación G. S1. 1.-Programa de Genómica Funcional de Procariotes, Centro de Ciencias Genómicas, UNAM. Circuito Universidad, Cuernavaca, Morelos, México. Existen evidencias que sugieren que la comunicación entre miembros de la misma especie, y entre especies diferentes, son necesarias para la sobre vivencia de los microorganismos en diversos nichos ecológico. Para investigar a nivel molecular la interacción eucarionte-procariote durante la formación de biofilms, proponemos como modelo de estudio el cocultivo de R. etli y S. cerevisiae. Nuestro estudio se enfoca en el análisis de la transcripción global de los genes, y de las proteínas sintetizadas por S. cerevisiae y R. etli durante los estados tempranos y tardíos de la formación del biofilm en cocultivos. El análisis con microscopia óptica a las 24 hrs, revela que el biofilm mixto S. cerevisiae-R. etli esta formado por agregados celulares de S. cerevisiae rodeados por microcolonias de R. etli. Para tener una vista global de los cambios en el proteoma de ambas especies, nosotros usamos electroforesis en gel en dos dimensiones, y espectrometría de masas (MALDI-TOF) para identificar las proteínas de interés. Cuantificaciones relativas de aproximadamente 900 proteínas para R. etli y 500 de S. cerevisiae, fueron obtenidas y analizadas estadísticamente para identificar aquellas que muestran cambios significativos en su nivel de expresión durante la formación del biofilm en cocultivo o en monocultivos. Los análisis preliminares revelan que en nuestro modelo, ambas especies presentan diferencias en sus perfiles proteicos al comparar cocultivos contra cultivos puros. En ambas condiciones de cultivo las células sésiles de R. etli carecen de las Flagelinas Flo1 y Flo2, lo cual coincide con lo reportado para otros procariotes1. Además, son notables los cambios en los niveles de expresión de Proteínas transportadoras tipo ABC. En S. cerevisiae, aproximadamente 60 proteínas muestran cambios en su nivel de expresión. Por ejemplo, en cocultivo se sobreexpresan dos proteínas de Heat shock, Kar2 y Hsp60, la primera es una ATPasa que participa en el plegamiento y exportación de proteínas solubles en el RE2. HSP60 es una chaperona esencial para el plegamiento y ensamble de complejos proteicos en la mitocondria3. 1.-An, D., Danhorn, T., Fuqua,W.C. and Parsek, M. R., 2006. Quorum sensing and motility mediate interactions between Pseudomonas aeruginosa and Agrobacterium tumefaciens in biofilm cocultures, Proc. Natl. Acad. Sci. USSA,103:3828-3833. 2.- Plemper, R.K., Bohmler, S., Bordallo, J., Sommer, T., and Wolf, D.H. 1997. Mutant analysis links the translocon and BiP to retrograde protein transport for ER degradation. Nature. 388:891-895 3.- Cheng MY, F.-ULRICH HARTL* & ARTHUR L. NORWICH.1990. The mitochondrial chaperonin hsp60 is required for its own assembly. Nature 348(6300):455-8 IDENTIFICACIÓN DE GENES CRUCIALES PARA EL METABOLISMO EN EL PLASMIDO p42e DE Rhizobium etli Landeta C., Romero D., Departamento de Ingeniería Genómica, Centro de Ciencias Genómicas, UNAM, Cuernavaca, México. A pesar del uso de sistemas de selección positiva particularmente eficientes resultó imposible el obtener una cepa carente de p42e (505 Kb). Únicamente se obtuvo una cepa con una deleción de aproximadamente 250kb en dicho plásmido, designada como p42eΔ. Si bien nuestra incapacidad para eliminar totalmente p42e pudiera deberse a un control particularmente eficiente para segregación de este plásmido, creemos que esta incapacidad se debe más bien a la posible existencia de genes esenciales en este plásmido. En apoyo a lo anterior, encontramos que la cepa que porta p42eΔ muestra una marcada reducción en velocidad de crecimiento tanto en medio rico como en medio mínimo, además de ser incapaz de degradar melibiosa. La reciente publicación de la secuencia completa del genoma de Rhizobium etli CFN42 nos permitió el hacer un análisis in silico de posibles funciones esenciales para metabolismo localizadas en p42e. Los resultados de este análisis se muestran en la siguiente figura y tabla. Cerca del 10% de los genes en este plásmido podrían participar en funciones metabólicas más centrales, ya sea en biosíntesis, degradación, exclusión de iones y otras funciones celulares. Para algunos de estos genes, como los empleados en la vía de salvamento de tiamina los de degradación de asparagina existe evidencia sugerente de su funcionalidad. Esta concentración de posibles funciones metabólicas no se observa en ningún otro de los plásmidos en esta bacteria. Funciones Biosíntesis NAD Cobalamina Tiamina (salvamento) Cardiolipina Selenocisteína Degradación Asparagina Ác. Protocatéquico Histidina Melibiosa Exclusión Cobre Potasio Funciones celulares Formación de septo Oxidasa terminal Genes nadABC cobFGHIJKLM thiMED actP-hmrR cobFGHIJKLM nadABC repABC cyoABCD minCDE 500 000 pcaBGHC hutUGHI hutC hutE2 agpT cls selA 100 000 400 000 ansRPAB pcaIJF y pcaBGHC hutUGHI, hutC y hutE2 agpT, agaL1-agpA-unkunk-agaL2 agaL1 agpA un agaL2 Rhizobium etli p42e (505334 bp) asnRPAB selA thiMED 300 000 200 000 kdpABCDE actP-hmrR kdpABCDE cls pcaIJF minCDE cyoABCD Al comparar la secuencia de R. etli CFN42 con la secuencia de Rhizobium leguminosarum bv. viciae 3841, encontramos una alta colinearidad solamente en las comparaciones cromosoma de etli vs. el cromosoma de leguminosarum y en las comparaciones p42e vs. pRL11. El pRL11 muestra, de hecho una alta conservación de todos los genes que detectamos en p42e. CARACTERIZACIÓN DE LA PROTEÍNA ACARREADORA DE ACILOS SMb20651 DE Sinorhizobium meliloti. Ana Laura Ramos-Vega1, Sandra L. Beltrán-Escobar1, Sandra Contreras2, Sergio Encarnación2, Otto Geiger1 e Isabel M. López-Lara1. 1 Programa de Ecología Genómica, 2Programa de Genómica Funcional de Procariontes, Centro de Ciencias Genómicas, Universidad Nacional Autónoma de México. Apdo. Postal 565-A, CP 62210, Cuernavaca, Morelos, México. Las proteínas acarreadoras de grupos acilo (ACPs) son proteínas pequeñas y ácidas que en su forma funcional, poseen el grupo prostético de 4’-fosfopanteteína, por medio del cual, portan a los residuos acilo o cétido formados durante las reacciones de elongación y transferencia en la biosíntesis de ácidos grasos y policétidos. La 4’fosfopanteteína es transferida desde la coenzima A (CoA) a la ACP por la enzima holo ACP sintasa (AcpS). En Escherichia coli K12 existe sólo AcpP, una proteína constitutiva y esencial. En cambio, en rhizobia se han caracterizado 4 diferentes ACPs: AcpP, NodF, AcpXL y RkpF. El genoma de Sinorhizobium meliloti 1021 revela además la presencia de dos ORFs que probablemente codifican para ACPs. El primero, smc01553, está en cromosoma y duplicado en pSymB. El segundo ORF, smb20651, se encuentra en pSymB y forma parte de un posible operón formado por cuatro genes. Existen homólogos a SMb20651, y a algunas de las proteínas codificadas por el probable operón, en microorganismos tan diversos como Mesorhizobium, Methanosarcina, Agrobacterium, Azoarcus, Pseudomonas y Sorangium. SMb20651 sobreproducido en E. coli es capaz de incorporar in vivo la [H3] β-alanina, el bloque biosintético de la 4’-fosfopanteteína, demostrando que esta proteína es una ACP. Curiosamente, en el sistema heterólogo usado, se necesitan copias extras de AcpS de E. coli o la presencia de AcpS de S. meliloti para una eficiente conversión a su forma funcional. SMb20651 se purificó a partír de cultivos de E. coli y tras ser incubado con AcpS de S. meliloti se comprobó por espectrometría de masas un aumento de 338.1 u.m.a. que confirma la incorporación de la 4’-fosfopanteteína. Adicionalmente, se han obtenido anticuerpos policlonales contra His-SMb20651, con los cuáles es posible detectar a SMb20651 en cantidades significativas en S. meliloti durante la fase exponencial de crecimiento. Actualmente, se está purificando la proteína desde S. meliloti para el análisis por espectrometría de masas de las posibles formas aciladas que esta proteína acarrea. Por otra parte, se han generado mutantes de S. meliloti 1021 deletadas en SMb20651, estas forman ligeramente menos nódulos en plantas de alfalfa con respecto a la cepa silvestre. GENES DE Burkholderia cenocepacia J2315 INVOLUCRADOS EN LA BIOSÍNTESIS Y MODIFICACIONES DE LÍPIDOS DE ORNITINA González-Silva N.1, Reyes-Lamothe R.1, Solares-Pérez A.1, Taylor A.2, Sumpton D.2, Thomas-Oates J. E.2, López-Lara I. M.1 y Geiger O.1 1 Programa de Ecología Genómica, Centro de Ciencias Genómicas, UNAM, Av. Universidad s/n, Apdo. postal 565-5-A, CP 062210, Cuernavaca, Morelos, México, 2 Department of Chemistry, University of York, Heslington, York, UK. Burkholderia cenocepacia J2315 es una bacteria Gram-negativa conocida como un patógeno oportunista de humanos con fibrosis quística, con alto grado de patogenicidad y transmisibilidad entre individuos enfermos. Los principales lípidos de membrana de la cepa J2315 crecida en LB a 30˚C son cardiolipina (CL), fosfatidilglicerol (PG), fosfatiletanolamina (PE), lípidos que contienen el aminoácido ornitina (LO), así como derivados hidroxilados de PE y LO. Ambas hidroxilaciones de los derivados hidroxilados se encuentran en el carbono 2 (2OH) de ácidos grasos. En el LO la 2OH esta en el acilo esterificado y en PE en el acilo unido en la posición sn-2 del residuo de glicerol. Los LO son lípidos sin fósforo en su estructura, presentes en las membranas de muchas bacterias Gram-negativas y Grampositivas, funcionan como potentes inmunoactivadores no tóxicos del sistema inmune de mamíferos y se conoce poco sobre la función que desempeñan en la membrana de las bacterias. Recientemente, se identificaron en S. meliloti 1021 los genes estructurales olsB y olsA que se requieren para la biosíntesis de LO y B. cenocepacia tiene genes que codifican para proteínas homólogas a OlsB y OlsA. Sin embargo, no se conoce el gen que modifica con la 2-hidroxilación al ácido graso esterificado del LO. Con el objetivo de identificar el gen que produce el LO-2OH realizamos una búsqueda en el genoma de la cepa J2315 con la hidroxilasa LpxO de Salmonella typhimurium. La LpxO realiza una 2-hidroxilación en un residuo de miristato del lípido A. Se identificaron dos orfs homólogos a la LpxO, denominados LpxO1 y LpxO2, se clonaron y se expresaron en las cepas silvestres 1021 y J2315. Como resultado de la expresión del gen lpxO2 en la cepa 1021 se detectó por cromatografía en capa fina de dos dimensiones la síntesis de un nuevo lípido (NL) y en la J2315 se formaron dos nuevos lípidos (NL1 y NL2). Los datos de espectrometría de masas sugieren que el NL formado en la cepa 1021 se trata de una forma hidroxilada de LO al igual que el NL1 producido por la cepa J2315 y que el NL2 se trata de un LO dihidroxilado. Los nuevos LO que se forman dependientes de la expresión del lpxO2, sorprendentemente, tienen una hidroxilación en el ácido graso amidificado. Lo anterior indica que la proteína LpxO2 no es responsable de generar la 2-hidroxilación en el ácido graso esterificado. Además, una mutante en el gen lpxO2 derivada de la cepa J2315 tiene un perfil de lípidos similar a la cepa silvestre y un sintetiza LO-2OH. El gen olsB participa en el primer paso de síntesis de LO. Una mutante derivada de la cepa J2315 en el gen olsB no sintetiza ninguna forma de LO. Con los resultados anteriores se puede concluir que LpxO2 es una hidroxilasa especifica para LO. Caracterización de las Respuestas Fisiologicas y Moleculares de Frijol Negro Jamapa a la Deficiencia de Fósforo y a la Toxicidad por Manganeso. Valdés-López1, O, Ramírez, M1, Lara, M1, Graham M2, Tesfaye M3, Reddy PM1, Girard L1, Vance CP3,5, Reyes, JL4, Sánchez, F4, Hernández G*1. * gina@ccg.unam.mx 1. Centro de Ciencias Genómicas-Universidad Nacional Autónoma de México, Cuernavaca, México. 2. USDA-ARS, Corn Insects and Crop Genetics Research Unit, Ames, IA, USA 3. University of Minnesota, St. Paul, MN, USA 4. Instituto de Biotecnología-Universidad Nacional Autónoma de México. Cuernavaca, México. 5. USDA-ARS, Plant Research Unit, St. Paul, MN, USA. Tanto el fósforo (Pi) como el manganeso (Mn+2) son dos elementos esenciales para el crecimiento óptimo de las plantas. Sin embargo, una de las limitantes en la producción de frijol es la baja disponibilidad del Pi y los elevados niveles de Mn+2 que hay en los suelos en los que se produce. En este estudio se han analizado las respuestas fisiológicas y moleculares de frijol común creciendo tres semanas bajo la limitación de fósforo (5µM Pi) y toxicidad por Mn+2, lo cual se realizó bajo condiciones simbióticas y no simbióticas. Como se ha reportado en otros estudios de limitación de fósforo, nosotros también hemos observado el incremento en la proporción raíz/tallo y la disminución en el área foliar, en la fotosíntesis neta, en la actividad de la nitrogenasa, en el número de nódulos, entre otros parámetros fisiológicos. Por otro lado, las respuestas fisiológicas del frijol a la toxicidad de Mn+2 consistieron en la disminución en la actividad de la nitrogenasa, en la fotosíntesis neta, en los pigmentos fotosintéticos y un incremento en la concentración de Mn+2 presente en todos los órganos analizados. En lo que respecta a las respuestas moleculares de frijol, en nuestro grupo hemos realizado análisis in silico y perfiles transcripcionales de raíces de frijol estresadas con limitación de fósforo, con los cuales se han identificado posibles genes claves en la tolerancia del frijol a la deficiencia de fósforo(Graham, et. al. 2006. Hernández, et. al. 2006). Entre los genes claves destacan el factor transcripcional PHR1, Rnase H, fosfatasas ácidas, entre otros. Algunos de estos genes candidatos han sido seleccionados para analizar mediante RNAi o micro RNA artificiales (amiR) su probable relevancia fisiológica en la limitación de fósforo. Hasta el momento tenemos diferentes construcciones de RNAi, las cuales han sido introducidas a la cepa K599 de A. rhizogenes y usadas para generar plantas “compuestas” de frijol (plantas con raíces transgénicas), con las cuales se analizará el posible fenotipo de cada gen silenciado. Por último, actualmente estamos analizando el perfil transcripcional de frijol común creciendo en toxicidad por Mn+2. Ecología molecular y genética de poblaciones de bacterias potencialmente patógenas del río Apatlaco, Mor. Resumen de tesis de doctorado del M. en C. Bernardo Sachman. El Salto de San Antón (que forma parte del río Apatlaco) representa un atractivo turístico en medio de la ciudad de Cuernavaca que se ha convertido en receptor de los desechos agroindustriales y el cual funciona como parte de la red de desagüe de la población, lo cual ha generado su grave deterioro, convirtiéndolo probablemente en un foco de infección de enfermedades bacterianas. El estudio de la composición de la comunidad bacteriana y de poblaciones de especies potencialmente patógenas es indispensable para determinar la magnitud del problema. Se proponen dos aproximaciones analíticas complementarias: I) Análisis de la diversidad de especies y estructura genética de poblaciones de bacterias cultivables aisladas en medios selectivos para los grupos representativos que resulten resistentes a múltiples antibióticos. II) Análisis comparativo de la composición de comunidades bacterianas en el río Apatlaco (Salto de San Anton) vs. un río no contaminado (río Tembembe) mediante fingerprints de comunidades (RISA). En este contexto se construirán también librerías de genes de interés a partir de muestras de DNA ambiental que ayuden a determinar la diversidad y potencial patogénico de micobacterias no tuberculosas presentes en las aguas de dichos ríos. Las secuencias generadas en los apartados I y II se analizarán mediante métodos filogenéticos y de genética de poblaciones. Además se determinarán los valores de diversos parámetros ambientales (físicos y químicos) que se usarán para buscar correlaciones con la composición de la comunidad bacteriana en cada zona.