Regulación de la producción de DNA extracelular en Bacillus subtilis y estudio de su distribución en los cuerpos aéreos

Alejandra López Ibáñez de Aldecoa

Departamento de Evolución Molecular

Año 2018

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El objeto de estudio de esta Tesis Doctoral fue la producción de DNA extracelular (eDNA) en la estirpe silvestre de Bacillus sutilis 3610. Con anterioridad en nuestro laboratorio se pudo demostrar que esta bacteria gram-positiva es capaz de producir elevadas cantidades de eDNA en respuesta a las señales de quorum sensing liberadas en fase exponencial tardía del crecimiento. Tras demostrar que la producción de eDNA y el desarrollo de la competencia temprana comparten la misma ruta de señalización celular, se planteó la hipótesis de que comS, un pequeño gen hasta ahora relacionado exclusivamente con el desarrollo de la competencia tardía, es el factor regulador responsable de la divergencia entre los fenómenos de competencia y producción de eDNA. En este trabajo hemos podido demostrar dicha hipótesis y describir por vez primera la regulación positiva que comS ejerce sobre los genes de motilidad. Al profundizar en el estudio de la relación existente entre los procesos de producción de eDNA, motilidad y competencia, nuestros resultados mostraron que la adquisición de motilidad en la población celular es necesaria tanto para la correcta producción de eDNA como para el desarrollo de la competencia. Finalmente, se investigó la producción de eDNA en el seno de las comunidades multicelulares producidas por Bacillus subtilis 3610. Nuestros resultados permiten descartar que el eDNA posea un papel estructural, a diferencia de lo que se ha descrito en otros microorganismos, al mismo tiempo que nos permitieron identificar por primera vez la presencia de una compleja estructura interna formada por micro-conductos. El estudio detallado de los mismos permitió comprobar la presencia de células con motilidad desplazándose en su interior. En conjunto, los resultados presentados en este trabajo de investigación han permitido describir nuevas e interesantes interacciones implicadas en los procesos de diferenciación celular, así como profundizar en la compleja estructura interna tridimensional desarrollada por las comunidades multicelulares de Bacillus subtilis.

Extracellular DNA production is a widespread feature present among many microorganisms. Particularly, the undomesticated strain B. subtilis 3610, has been shown to produce significant amounts of eDNA under very specific intracellular regulation and in response to quorum sensing signals at the end of the exponential phase. Previous work demonstrated that eDNA production and early competence share the same signaling pathway. That work led to the hypothesis that comS, a small gene exclusively described in relation to competence development, was the key factor regulating eDNA production. In this work, we demonstrate for the first time that comS is not only necessary for eDNA production, but it also regulates motility. Moreover, we studied the relationship between eDNA production, motility and competence and found out that motility is necessary for both eDNA production and competence development within the cell community. Finally, we studied the presence of eDNA in the multicellular structures created by B. subtilis communities and called aereal bodies or fruiting bodies, which are the living form they usually adopt in nature. Our results show that eDNA has not a structural role within aereal bodies formation. Moreover, we found a complex internal structure made up with micro-channels and filled with motile cells actively moving inside them. Overall, the results presented in this work describe new and interesting interactions related to cell differentiation processes, and contribute to the knowledge of the internal three-dimensional complex structure of the Bacillus subtilis multicellular communities

Datos de interés

Supervisores: José Eduardo González Pastor
Universidad: UAM. Departamento de Biología Molecular; Centro de Astrobiología
Fecha de lectura: 27/06/2018

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