Reconstruyendo la historia evolutiva de dos familias de sideróforos en Salinispora spp.
El trabajo de Bruns y colaboradores resalta que una parte sustancial (cerca del 10%) del genoma está involucrado con la biosíntesis de diversos metabolitos secundarios, los cuales están altamente especializados y frecuentemente son tan diversos como lo son sus estructuras químicas y funciones. Generalmente, los responsables de la producción de estos metabolitos residen en grupos de genes biosintéticos (BGC, por sus siglas en inglés).
Los BGC incluyen genes transportadores especiales para la exportación y la absorción de sideróforos, además de los genes que codifican la maquinaria biosintética. De esta diversidad fenomenal de BGC, junto con sus altas tasas de transferencia horizontal y recombinación, surgieron las dudas sobre cuántos de estos grupos son realmente funcionales en el genoma en el que se encuentran y cuántos realmente codifican un metabolito secundarios.
Es así que en este trabajo utilizaron una colección de actinobacterias marinas del género Salinispora para reconstruir la historia evolutiva de dos familias de sideróforos diferentes (saliniquelina y deferoxamina, los cuales son funcionalmente equivalentes, pero su biosíntesis y estructura química es diferente, además de estar codificados por genes no homólogos. Para reconstruir esta historia, se utilizaron diferentes cepas para aislar y caracterizar los sideróforos de interés, y se emplearon genomas de Salinispora para los análisis bioinformáticos pertinentes.
Lo que este grupo de trabajo logró demostrar es que cada genoma analizado tiene la capacidad de producir uno de los dos sideróforos; sin embargo, cada genoma sólo incluye un grupo de genes que puede conferir esta función. Por lo tanto, sugieren que los dos BGC son incompatibles en el mismo genoma y previene la redundancia funcional. Ellos sugieren que la adquisición y retención de la saliniquelina se produce en conjunto con la pérdida del BGC involucrado con la deferoxamina. En otras palabras, la adquisición del grupo de genes asociados a la saliniquelina por transferencia horizontal resulta en el desplazamiento de la deferoxamina y es un evento evolutivo que ocurre independientemente de la homología de la secuencia y la ubicación.
Lo interesante de este trabajo es la exclusividad mutua de los sideróforos, en ambos casos se pierden completamente los mismos cuatro genes responsables de su biosíntesis e indica una fuerte presión de selección en la eliminación de genes redundantes.
En la imagen se resume la historia evolutiva de los sideróforos (slc y des) en tres cepas del género de Salinispora. En a se muestran coloreadas en negro las cepas que contienen los genes para el sideróforo saliniquelina. Las flechas indican los eventos de transferencia horizontal. En b se indica el intercambio de la vía de la saliniquelina entre dos clados principales de Salinispora. En c se muestra la presencia de los sideróforos en clados principales de Salinispora y los eventos de transferencia horizontal.
Referencia:
– Bruns, H., Crüsemann, M., Letzel, A. C., Alanjary, M., McInerney, J. O., Jensen, P. R., … & Ziemert, N. (2018). Function-related replacement of bacterial siderophore pathways. The ISME journal, 12(2), 320-329.
