Análisis de la adaptación de la fase endosimbiótica de Rhizobium leguminosarum bv. viciae a diferentes hospedadores

Los rizobios son alfa-proteobacterias capaces de infectar las raices de las leguminosas e inducir en las mismas la formacion de un nuevo organo, el nodulo radicular. En dicho nodulo las celulas bacterianas, diferenciadas en bacteroides especializados en la fijacion de nitrogeno, estan rodeadas de una membrana peribacteroidal a traves de cual la planta controla el intercambio de nutrientes hacia y desde el bacteroide. La adaptacion de las bacterias al estilo de vida simbiotico es el resultado de un proceso de co-evolucion entre ambos socios en el que se produce el intercambio de fuentes carbonadas y nitrogeno fijado en forma de amonio. En el proceso de establecimiento de la simbiosis se han descrito compuestos de diversa naturaleza quimica (flavonoides, lipoquitooligosacaridos, EPS) que median un reconocimiento especifico entre el rizobio y la leguminosa.1 Sin embargo, el intercambio de senales no termina con la formacion del nodulo. El funcionamiento de la simbiosis Rhizobium-leguminosa supone el ajuste metabolico de ambos componentes simbioticos en proceso cuyos detalles aun se desconocen. Uno de los objetivos de nuestro laboratorio se centra en el estudio de la adaptacion de Rhizobium a la simbiosis analizando como la bacteria responde al ambiente nodular proporcionado por la planta. Recientemente se ha descrito que en el caso de las leguminosas que inducen nodulos indeterminados (con actividad meristematica persistente) como Medicago, Pisum, o Vicia, la planta envia al bacteroide una bateria de multiples peptidos denominados NCR (Nodule-specific Cystein-Rich). de los que no se conoce la funcion concreta, aunque se ha demostrado que algunos de ellos son capaces de inducir modificaciones en celulas en cultivo similares a las descritas en bacteroides (inhibicion de la division celular, endorreduplicacion y alteraciones en la permeabilidd de la membrana).2 La hipotesis actual es que la accion combinada de los NCR controla parcial o totalmente la fisiologia de la bacteria induciendo su diferenciacion en bacteroide y convirtiendole en algo similar a un ?esclavo metabolico? cuya funcion esencial es la fijacion de nitrogeno para su aporte a la planta, interfiriendo con multiples procesos fisiologicos. En el caso de rizobios capaces de establecer simbiosis con distintas leguminosas, como es el caso de Rhizobium leguminosarum bv viciae con Pisum, Lens, Vicia y Lathyrus, es de esperar que los bacteroides inducidos en cada planta encuentren un habitat intracelular distinto si cada planta aporta un complemento de peptidos diferente. En esas condiciones el estudio de la respuesta de la bacteria a cada uno de esos habitats podria aportar informacion relevante sobre los caracteres que permiten la adaptacion de Rhizobium al estilo de vida intracelular en los nodulos de las leguminosas. En este trabajo se trata de evaluar la importancia de caracteres de adaptacion al hospedador en la asociacion simbiotica entre Rhizobium leguminosarum bv viciae (Rlv) y plantas leguminosas. Para ello se ha realizado la comparacion de los perfiles proteomicos de celulas endosimbioticas de Rlv UPM791 inducidas en nodulos de lenteja (Lens culinaris) y guisante (Pisum sativum). Dichos perfiles se obtuvieron mediante analisis LC-MS de extractos de bacteroides, complementado con marcaje diferencial empleando la metodologia iTRAQ. Este analisis ha revelado la existencia de diferencias en la expresion de un numero significativo de proteinas codificadas en distintas partes del genoma bacteriano. Entre estas proteinas se han identificado proteinas de respuesta a estres, un regulador transcripcional de tipo GntR, y otras proteinas que podrian tener un papel en el metabolismo de C/N en el bacteroide. Estos datos sugieren que las bacterias encuentran ambientes distintos en distintos hospedadores induciendo respuestas de adaptacion diferenciales. Dos de las proteinas identificadas, denominadas DABA y AMYDO, se encuentran codificadas en el plasmido simbiotico de la bacteria