Caracterización molecular de los componentes del reloj circadiano y su relación con la producción de compuestos fotoprotectores en Aureobasidium pullulans - Parra, Micaela (2024)
En los últimos años, la secuenciación de levaduras y otros hongos salvajes ha permitido esclarecer diversas cuestiones sobre su origen, adaptación y evolución. Variantes aisladas de ambientes diversos han revelado una plétora de genes con el potencial codificante de compuestos de interés aplicado, a la vez que la diversidad genómica descubierta ha permitido clarificar la historia evolutiva de diversas especies. La historia natural del noroeste de la Patagonia ha moldeado la evolución de los genomas de diversos organismos en la región, incluyendo a los microorganismos. El ambiente cambiante y desafiante ha contribuido a crear y mantener un hotspot de diversidad de distintas especies de levaduras que apenas ha comenzado a explorarse. Aureobasidium pullulans, un hongo levaduriforme con notable plasticidad fenotípica ampliamente estudiado por su importancia industrial, es la especie dominante del filoplano del bosque andino-patagónico. A. pullulans CRUB 1823 es una cepa aislada de este ambiente sometido a las inclemencias del frío, la desecación por el viento y la exposición a altos niveles de radiación ultravioleta (UV). Esta cepa se constituyó en el primer caso de un hongo con un oscilador circadiano funcional a bajas temperaturas, lo cual planteó interesantes interrogantes sobre el rol de este mecanismo en la regulación de la producción de metabolitos de interés. En este trabajo se abordó la caracterización genómica de la cepa CRUB 1823, la caracterización molecular de su reloj circadiano, y su relación con la producción de compuestos fotoprotectores. Además, las interrogantes abiertas sobre la diversidad de los hongos y de sus relojes condujo a la exploración de la diversidad e historia evolutiva de sus osciladores circadianos. Se generaron datos genómicos y transcriptómicos de alta calidad que permitieron un análisis robusto del repertorio génico de la cepa y de su diversidad respecto de otros aislamientos alrededor del mundo. El análisis comparativo reveló que CRUB 1823 representa una variedad en una etapa temprana del proceso de especiación, con genes únicos asociados probablemente con la adaptación a su hábitat y a su huésped. Se identificaron y caracterizaron las proteínas putativas del oscilador circadiano central, las cuales presentaron una similitud significativa con aquellas del modelo fúngico en cronobiología, Neurospora crassa. La búsqueda de genes codificantes de proteínas del reloj circadiano en más de 2000 genomas de hongos reveló que la composición de los osciladores es diversa entre y dentro de las distintas divisiones de Fungi. Notablemente, un hito de este trabajo fue la detección por primera vez de posibles homólogos de los genes que codifican las proteínas FRQ y WC en grupos tan antiguos como Chytridiomycota. Este resultado siembra un antecedente para comenzar a reescribir una parte de la historia evolutiva del reloj circadiano de hongos. Finalmente, el borrador genómico y las anotaciones funcionales fueron utilizadas para estudiar la respuesta temprana de CRUB 1823 a una exposición continua de 5 minutos de luz UV, con especial énfasis en los genes circadianos y fotoprotectores. Los análisis de expresión diferencial y de sobrerrepresentación revelaron que la cepa reaccionó enriqueciendo varias vías relacionadas con el mantenimiento de la estabilidad genómica y la viabilidad celular, además de co-regular la expresión de varios genes promisorios para aplicaciones industriales. La respuesta temprana al estrés por UV también se caracterizó por la sobreexpresión del gen central del reloj circadiano, frq, sugiriendo un acoplamiento entre las respuestas transcripcionales asociadas al reloj y relacionadas con el estrés oxidativo.