TENDENCIAS ACTUALES EN LA GENETICA BACTERIANA

Aunque todos los trabajos clásicos en genética bacteriana siempre se han realizado con cultivos creciendo exponencialmente, el Dr. Antonio Tormo (Universidad Complutense), nos ha enseñado que también existe una fase estacionaria que no consiste en la supuesta fase de letargo al final del crecimiento sino que es una fase dinámica en la que ocurren una variedad de procesos fisiológicos, morfológicos y genéticos de una indudable implicación en la evolución bacteriana. Dentro de esta fase, el Pfr. El Dr. Tormo describió el fenómeno GASP (growth advantage in stationary phase) por el que surgen espontáneamente ciertos mutantes que desplazan a la población original. Esta nueva población se verá posteriormente sustituida por la aparición de nuevos mutantes que desplazarán a los previos.

A continuación pudimos escuchar y hablar sobre dos mecanismos relativamente recientes de regulación génica en bacterias. El primero trató sobre la regulación de la expresión génica mediante la topología del DNA, presentado por el Dr. Antonio Juárez (Universidad de Barcelona). Desde los años 80 se conocen algunos genes cuya expresión está relacionada con la topología de la región reguladora, pero en los últimos años se ha conocido con mayor detalle en los estudios de las proteínas "asociadas a la cromatina" (tipo histonas) y, sobre todo, con el descubrimiento del gen que codifica a la proteína H-NS. Los mutantes en el gen hns presentan una elevada pleiotropía, siendo fenotipos característicos la desregulación de genes regulados por factores ambientales, alteración en la topología del DNA y transposición de elementos de inserción. Posteriormente se ha encontrado otra proteína, denominada por su gen Hha, que cumpliría funciones muy similares a las de H-NS y que se une con ella. Probablemente la unión de ambas proteínas cumple un papel importante en la regulación de la expresión génica por modificaciones topológicas.

El segundo mecanismo de regulación génica presentado fue la regulación por metilación del DNA que al ser expuesto por el Dr. Josep Casadesús (Universidad de Sevilla), lo presentó como un mecanismo de memoria de la célula bacteriana. Hay varios procesos en las bacterias que están regulados por la metilación de secuencias específicas. El mejor conocido es la formación de 6-metil-adenina en la adenina de las secuencias GATC y que está llevada a cabo por la metilasa Dam. Estas metilaciones afectan a la regulación del inicio de la replicación cromosómica, al reparto de los cromosomas hijos, y a la expresión de muchos genes. El  Dr. Casadesús presentó un escrutinio genético diseñado en su laboratorio para detectar genes regulados por la metilación Dam. La utilización de este método les ha llevado a encontrar que los genes que regulan y promueven la conjugación bacteriana están regulados por este sistema dado que la metilación Dam reprime la conjugación. La extensión de estos ensayos a la patogenicidad de estirpes de Salmonella les ha mostrado que las estirpes carentes de la metilasa Dam son avirulentas y que la virulencia la recuperan introduciéndoles un plásmido con el alelo silvestre dam. Dado que la remetilación de las secuencias GATC tras la replicación cromosómica puede ser instantánea o durar varios ciclos celulares, las bacterias las pueden utilizar para adaptarse a condiciones ambientales determinadas y transmitir a sus descendientes esta información como una memoria de los genes que estuvieron regulados en ciclos anteriores.

Desde principios de los años 70 se han utilizado en E. coli mutantes termosensibles para el estudio de muchos procesos esenciales y en especial de la replicación. El Dr.Alfonso Jiménez Sánchez (Universidad de Extremadura), nos descubre que el cambio de temperatura en diez o más grados induce un ciclo de replicación extra no regulado. Esta replicación inicia en el origen normal, oriC, pero tiene diferentes requerimientos, no requiere síntesis de RNA ni de proteínas pero requiere la actividad de las proteínas RNasa H y RecA. La clonación del gen rpoH, que determina la síntesis de la subunidad sigma que regula la respuesta de choque térmico, bajo control del promotor lac ha mostrado que esta replicación no está determinada por la respuesta de choque térmico y que muy probablemente viene inducida por alteración topológica del origen. Esta replicación extra hace aumentar la concentración de DNA por masa y disminuye la masa de iniciación, pero aún en estas condiciones el control de la replicación se mantiene sin alteración alguna, lo que demuestra que la masa de iniciación no es un parámetro que deba ser controlado en el inicio de la replicación.

Finalmente el Dr. Richard D'Ari (Instituto Jacques Monod de París), presentó sus trabajos recientes sobre la regulación de la división celular en E. coli. La elongación celular requiere la proteína PBP2 y su inactivación inhibe la elongación celular además de la división, a pesar de que esta proteína no es requerida para la septación. La división celular en ausencia de la proteína PBP2 se restaura cuando se sobreexpresan las proteínas de la septación FtsZ, FtsA y FtsQ. En su trabajo sobre la búsqueda de mutantes resistentes a la inactivación del gen pbpA mediante resistencia a mecilinam, que inhibe específicamente a PBP2, han encontrado dos grupos de mutantes. Un primer grupo, esperado, con sobreexpresión de ftsZ. Un segundo grupo tenía duplicaciones en varios genes cercanos a la región ftsQAZ. Durante la discusión se planteó la posibilidad de tener por delante una nueva forma de regulación de la expresión génica en bacterias mediante la duplicación de los genes cuya expresión se hace necesaria en un momento dado

Alfonso Jiménez Sánchez
Universidad de Extremadura