La estocasticidad regulada en una red de señalización bacteriana permite la tolerancia a un cambio ambiental rápido

Área de la Ciencia:

• Microbiología
• Biología de sistemas
• La genética

Sus antecedentes:

• Las poblaciones microbianas se adaptan a entornos dinámicos utilizando la cobertura de apuestas.
• La cobertura de apuestas implica que las subpoblaciones adopten fenotipos adecuados para las condiciones futuras, no la actual.
• Esta estrategia mejora la supervivencia y la aptitud microbiana en entornos impredecibles.

Objetivo del estudio:

• Investigar cómo el oxígeno influye en la variabilidad de la expresión génica en Escherichia coli.
• Identificar los mecanismos regulatorios detrás de la cobertura de apuestas inducida por el oxígeno.
• Comprender cómo el ruido de modulación de la expresión génica afecta la aptitud microbiana.

Principales métodos:

• Análisis de los patrones de expresión génica del óxido de trimetilamina (TMAO) del sistema respiratorio en E. coli bajo diferentes niveles de oxígeno.
• Utilizando la manipulación genética para estudiar el papel del factor de transcripción IscR.
• Cuantificación de la varianza de la expresión génica y los niveles medios de expresión.

Principales resultados:

• El oxígeno induce la expresión fluctuante del sistema respiratorio de TMAO en E. coli.
• Esta fluctuación diversifica la población celular, lo que permite la cobertura de apuestas.
• El factor de transcripción IscR se identifica como el regulador clave de esta variabilidad de expresión dependiente del oxígeno.
• El oxígeno hace que IscR reprima un sistema sensible a TMAO, aumentando los efectos estocásticos y la expresión heterogénea.

Conclusiones:

• El oxígeno actúa como una señal ambiental para inducir la cobertura de apuestas en E. coli a través de la regulación mediada por IscR.
• El estudio revela un mecanismo para regular el ruido molecular para mejorar la aptitud de la población.
• Esta estrategia adaptativa permite la persistencia del crecimiento microbiano después de los cambios ambientales, como la pérdida de oxígeno.