Tolerancia y sensibilidad a molibdeno en el microalga Chlamydomonas reinhardtii

Abstract

El molibdeno (Mo) es un micronutriente esencial que lleva a cabo su función biológica coordinado con una molécula de pterina formando el cofactor de Mo. Este cofactor está presente en el sitio activo de enzimas implicadas en funciones vitales tanto en procariotas como en eucariotas. Aunque la mayoría de los seres vivos necesitan Mo para vivir, la concentración intracelular de este metal tiene que estar bien controlada mediante mecanismos homeostáticos que implicarían estrategias para importación y exportación de este elemento, mecanismos de almacenamiento celular y elementos de regulación. En eucariotas solo se conocen algunos transportadores para la entrada de Mo. En el laboratorio donde se ha realizado este TFM se proponen identificar elementos de la homeostasis de Mo en eucariotas usando el alga verde Chlamydomonas reinhardtii como organismo modelo, y mediante la estrategia de análisis transcriptómico (RNA-seq) buscando expresión diferencial en distintas condiciones de Mo. En este trabajo se ha realizado el primer paso de este objetivo, encontrando las condiciones óptimas para llevar a cabo dicho estudio transcriptómico. Mediante análisis de crecimiento hemos encontrado que tanto las estirpes 704 (silvestre) como la 1gr (deficiente en el transporte de Mo) presentan deficiencia por Mo cuando este metal no es añadido al medio y toxicidad por Mo cuando está presente a una concentración de 10 mM. Estudios posteriores de concentración intracelular de Mo podrían sugerir cuál de estas dos estirpes sería la más adecuada, permitiendo así la realización del análisis transcriptómico por RNA-seq. Conocer mejor cómo las células eucariotas controlan la concentración de Mo puede ayudar a optimizar procesos en los que este metal es fundamental como la asimilación y la fijación de nitrógeno, que reducirían de manera drástica el uso masivo de fertilizantes nitrogenados.

Molybdenum (Mo) is an essential micronutrient that carries out its biological function coordinated with a pterin molecule forming the Mo cofactor. This cofactor is present in the active site of enzymes involved in vital functions in both prokaryotes and eukaryotes. Although most living beings require Mo for living, the intracellular concentration of this metal must be well controlled by homeostatic mechanisms that involve strategies for importing and exporting this element, cellular storage mechanisms and regulation elements. In eukaryotes, only a few transporters are known for Mo supply. In the laboratory where this TFM has been carried out, we aim to identify elements of Mo homeostasis in eukaryotes using the green algae Chlamydomonas reinhardtii as a model organism, and by the strategy of transcriptomic analysis (RNA-seq) looking for differential gene expression in different conditions of Mo avalilability. In the present work, the first step of this objective has been made, finding the optimal conditions to carry out the transcriptomic study. By growth analysis we have found that both 704 (wild type) and 1gr (Mo transport deficient) strains are Mo deficient when this metal is not added to the medium and Mo toxicity when presents at a concentration of 10 mM. Further studies of intracellular Mo concentration may point out which of these two strains would be the most appropriate, thus allowing the performance of transcriptomic analysis by RNA-seq. A better understanding of how eukaryotic cells control Mo concentration may help to optimize processes in which Mo is fundamental such as nitrogen assimilation and fixation, which would drastically reduce the massive use of nitrogen fertilizers.