El genoma essencial de “Mycoplasma pneumoniae”: el rol de gens petits i de regions no-codificants

Genòmica: La definició del “genoma mínim” necessari per a un organisme cel·lular viable pot fer-se des de diferents perspectives. Una aproximació és partir de genomes bacterians reduïts i analitzar quines regions d’aquests genomes són “prescindibles”. Aquesta és l’aproximació que ens proposa Maria Lluch-Senar et al., en un article a Molecular Systems Biology.

Una anàlisi genòmica d’essencialitat

Luis Serrano, del Centre de Regulació Genòmica (CRG, Barcelona), de la Universitat Pompeu Fabra (UPF) i de la Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA), i Peer Bork, del Laboratori Europeu de Biologia Molecular (EMBL, Heidelberg) i del Centre Max Delbrück de Medicina Molecular (Berlin), van concebre aquest estudi.

Parteixen d’una crítica de les aproximacions “clàssiques” a la definició del “genoma essencial”. Recorden que el genoma essencial és quelcom més que una suma de “gens essencials”, és a dir de “regions codificants de proteïna” o “marcs oberts de lectura [per part de l’ARN-polimerases ADN-dependents]” (ORFs, en l’acrònim anglès). Efectivament, cal pensar en elements estructurals i regulatoris. Entre els elements reguladors hi ha els promotors de gens, situats en la zona flanquejant 5′. Però també n’hi ha regions d’ADN que són transcrites a ARN però no per després traduïdes a proteïna: són els ARN no-codificants (ncRNAs, en l’acrònim anglès). Tampoc no cal oblidar els ORFs de petites dimensions (smORFs), els que donen lloc a proteïnes de menys de 100 aminoàcids. Precisament, el problema d’estudis anteriors seria un biaix contra smORFs i ncRNAs.

L’organisme model que utilitzen és Mycoplasma pneumoniae. Com que el genoma d’aquest bacteri és ben reduït, de 816 milers de parells de nucleòtids, bona part ha estat “anotat” funcionalment. En total, hom ha anotat 694 ORFs, dels quals 32 corresponent a smORFs, però també 311 ncRNAs i 43 ARNs constitutius (tRNAs, rRNAs, etc.).

El mecanisme emprat per Lluch-Senar et al. parteix de dues biblioteques de mutants minitransposònics de M. pneumoniae, amb diferències genètiques de resistència a antibiòtics, sotmeses a insercions seguides per seqüenciació. La inserció no és del tot aleatòria, ja que deixa de banda de zones riques en quadruplets G/C.

Esquema de procediment

Els resultats

El creixement bacterià dels clons generats és de 12 dies. En total, s’analitzen 69994 insercions minitransposòniques. D’acord amb el manteniment de creixement malgrat la disrupció, se’n defineixen les zones essencials del genoma.

Dels 694 ORF, categoritzen com a essencials uns 342, mentre que 259 serien no-essencials, i uns 93 més, per bé que no-essencials contribuirien al creixement bàsic de l’organisme. Els 129 gens que Grosjean et al. (2014) defineixen com l’aparell mínim de traducció (de síntesi proteica) dels micoplasmes, el 92% entren en la categoria d’essencial. El 82% dels gens de ARN ribosòmic i de transferència són assignats com a essencials.

De les regions intergèniques, únicament un 0,9% són essencials. Es tracta d’elements estructurals del genoma, com ara l’origen de replicació, a partir del qual es duplica el genoma circular.

Pel que fa a ls ncRNAs, la majoria (95%), consisteixen en transcrits anti-sentit de gens de proteïnes. Serien, doncs, inhibidors d’aquests gens.

La principal conclusió de l’estudi és la participació que tenen en el genoma essencial les regions codificants de petites proteïnes o de dominis proteics implicats en complexos macromoleculars, així com regions no-codificants. Les dades sobre els 269410 parells de nucleòtics que Lluch-Senar et al. difereixen, doncs, d’altres catàlegs sobre essencialitat que s’ha anat fent durant la darrera dècada.

Aquesta entrada ha esta publicada en 3. La Vida. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir el correu brossa. Aprendre com la informació del vostre comentari és processada