Elementos conjugativos integrativos para entrenar bacterias en condiciones subóptimas.
La biotecnología y la biología sintética nos han permitido manipular microorganismos de manera que podamos aprovechar sus capacidades. Uno de los problemas que presentamos es que hay necesidad de “domesticar” a las bacterias para poder realizar ingeniería genética y tenemos la limitante de la transferencia del DNA hacia un nuevo huésped bajo condiciones óptimas de laboratorio. En el presente trabajo, Brophy y cols. desarrollan un elemento conjugativo integrativo (ICE) contenido en una cepa donadora (XPORT) de Bacillus subtilis. Este tipo de elementos genéticos móviles e caracterizan por integrarse al cromosoma del huésped, permitiendo su propagación vertical en la cepa receptora. La cepa XPORT contiene el ICE en tres partes: 1) un miniICE que tiene todos los elementos para integración de DNA heterólogo, 2) un sistema de secreción tipo 4 (T4SS) para movilizarlo y 3) un regulador de conjugación inducible por xilosa (rapI).
Los autores realizan pruebas de eficiencia de conjugación con cepas de Bacillus, Staphylococcus y Enterococcus aisladas de humanos o plantas. Posteriormente, prueban la eficiencia de la inducción de GFP contenido en el ICE en las transconjugantes y finalmente modifican el sistema XPORT-ICE para introducir el cluster de genes nif, responsables de la fijación de nitrógeno, con el objetivo de incorporarlo en cepas receptoras aisladas de biofertilizantes comerciales, lo cual logran eficientemente junto con la expresión y actividad positiva de nitrogenasas.
Una vez realizadas las caracterizaciones del sistema, los autores se disponen a realizar la prueba de concepto, que es lograr que la conjugación se realice en un sistema no ideal como el suelo. Para ello se inocularon diferentes cepas de Bacillus aisladas de los biofertilizantes comerciales en un suelo esterilizado junto con la cepa XPORT y evaluaron el número de unidades formadoras de colonia de las cepas, encontrando que al menos 4 de las 6 cepas sobrevivían y contenían el ICE. Finalmente, procedieron a generar cepas transconjugantes provenientes de aislados no domesticados de un sensor de humedad de suelo en condiciones in vitro, hallando que la incorporación de los ICEs es efectiva en cepas salvajes.
El trabajo de Brophy y cols. es revelador debido a que demuestran que es posible realizar ingeniería genética in situ, bajo condiciones no óptimas y aunado a esto, su sistema es versátil, permitiendo la incorporación de diferentes genes en el sistema XPORT. Sin embargo, aún falta un largo camino por recorrer debido a que las comunidades de suelo son más complejas que solo 6 cepas de un mismo género y no podemos asegurar la eficiencia y especificidad del sistema en un escenario natural.
Referencia:
Brophy, J. A., Triassi, A. J., Adams, B. L., Renberg, R. L., Stratis-Cullum, D. N., Grossman, A. D., & Voigt, C. A. (2018). Engineered integrative and conjugative elements for efficient and inducible DNA transfer to undomesticated bacteria. Nature microbiology, 1.
