La estructura del hábitat y la diversidad de la comunidad definen la capacidad de las bacterias para interactuar con su entorno
Las bacterias usan la secreción de proteínas para numerosas interacciones bióticas y abióticas, les permiten buscar nutrientes y establecer diferentes interacciones biológicas. El costo de sintetizar proteínas extracelulares es alto, generalmente requiere de energía y mecanismos complejos específicos de la membrana celular. Una vez fuera de la célula, estas proteínas se pierden para la bacteria productora y no pueden reciclarse fácilmente.Concediendo beneficios directos al productor o bien, pueden actuar como bienes públicos que benefician a otras bacterias en la comunidad.
El costo metabólico y el beneficio que estas proteínas brindan son determinantes muy importantes de la selección para el mantenimiento y la expresión de los genes que codifican las proteínas extracelulares. Se sugiere que la selección para la producción de estos bienes públicos depende de la estructura del hábitat y la diversidad de la comunidad, por ello en este estudio realizado por Marc Garcia-Garcera y Eduardo P.C. Rocha probaron la
hipótesis de que la frecuencia y el costo metabólico de las proteínas extracelulares producidas por bacterias, varían con la estructura del hábitat y la diversidad de la comunidad.
Para ello, identificaron 109671 genes que codifican proteínas extracelulares en 5397 genomas bacterianos. Luego, buscaron estas bacterias en un set de 9320 metagenomas organizados según su estructura y diversidad. Finalmente, realizaron asociaciones entre la frecuencia de genes que codifican proteínas extracelulares, la estructura de los hábitats y la diversidad de las comunidades.
En cuanto a la distribución de los genes que codifican proteínas extracelulares, sus resultados confirman datos anteriores que muestran que las proteínas extracelulares son abundantes, funcionalmente diversas y, a menudo, están codificadas en elementos móviles, lo que debería favorecer su transferencia horizontal. Además, encontraron diferentes frecuencias de genes a través de 5 categorías ambientales: agua, sedimento, lodo, suelo y hospedero. A partir de la frecuencia promedio de genes y su correlación positiva con el puntaje estructural del hábitat, demuestran que las bacterias que codifican más tipos de proteínas extracelulares son más frecuentes en comunidades de hábitats más estructurados (hospederos).
Al considerar la longitud de difusión de las proteínas y la estructura del hábitat, no encontraron correlación entre la diversidad promedio de hábitats que puede tener una especie bacteriana y la frecuencia de los genes que codifican proteínas extracelulares, sugiriendo que la frecuencia de estas proteínas se ve afectada por su papel ecológico.
También examinaron el costo metabólico de estas proteínas secretadas, el cual podría ser más fuerte en hábitats poco estructurados (agua) ya que la recompensa directa por la producción de estas proteínas es menor cuando se difunden más rápido.
Por último,contaron el número de hábitats donde se puede encontrar cada especie bacteriana y observaron una correlación significativa entre este número y la frecuencia de genes que codifican proteínas extracelulares en el genoma. Lo que indica que las bacterias que se encuentran en hábitats más diversos (generalistas) tienden a tener más genes que codifican proteínas extracelulares que los especialistas.
Es así que demuestran que la frecuencia de las proteínas extracelulares codificadas por bacterias depende de la estructura del hábitat y la diversidad de la comunidad.
Referencia:
Garcia-Garcera, M., & Rocha, E. P. (2020). Community diversity and habitat structure shape the repertoire of extracellular proteins in bacteria. Nature communications, 11(1), 1-11.
