DNA methylation and MTases in plant pathogenic Pseudomonas syringae.

Abstract

Introducción Las enfermedades de las plantas constituyen una de las principales causas de pérdida en la producción agrícola mundial. Entre los patógenos bacterianos más relevantes se encuentra el complejo Pseudomonas syringae, capaz de infectar diversas especies vegetales. Dentro de este grupo destacan las cepas P. syringae pv tomato (Pto) DC3000, patógena del tomate, y P. syringae pv phaseolicola (Pph) 1448A, patógena de la judía común. Esta tesis se centra en comprender los mecanismos epigenéticos en estas cepas, especialmente el papel de la metilación del ADN, así como la expresión heterogénea de genes clave durante la infección.

Desarrollo teórico La metilación del ADN bacteriano, mediada por metilasas, ha sido ampliamente estudiada en especies modelo como E. coli y Salmonella, donde regula procesos de replicación, reparación y control transcripcional. En otras bacterias, se ha demostrado que la metilación puede modular fenómenos de heterogeneidad fenotípica, generando subpoblaciones con comportamientos diferenciados que favorecen la adaptación a entornos variables. Este papel regulador despertó el interés por estudiar si procesos similares ocurren en P. syringae, en el que hasta ahora la metilación no había sido explorada. En el primer capítulo se llevó a cabo la identificación y caracterización de las metilasas de Pto DC3000 y Pph 1448A. En Pto se detectaron siete genes putativos de metilasas (cuatro asociados a sistemas de restricción-modificación y tres huérfanos (una Dam y dos Dcm)), mientras que en Pph se identificaron cinco (una asociada a R-M y cuatro huérfanas (tres Dam y una Dcm)). Análisis comparativos revelaron que las metilasas tienden a agruparse por tipo funcional más que por linaje filogenético. Las Dam huérfanas de ambas cepas mostraron alta conservación estructural.

Experimentalmente, Dam de Pto se expresa solo en una fracción minoritaria de la población, pero su sobreexpresión altera la morfología celular y la tasa de crecimiento, mientras que su deleción incrementa la frecuencia de mutaciones y la motilidad, evidenciando su influencia sobre procesos de citoquinesis, reparación y comportamiento bacteriano. En Pph, las tres Dam mostraron funciones parcialmente redundantes: el triple mutante presenta reducción significativa en formación de biofilm y alteraciones morfológicas. En el capítulo 2, el análisis de los metilomas mediante secuenciación SMRT reveló motivos de metilación específicos y distintos entre ambas cepas, indicando una evolución independiente. En Pph, Dam3, y de manera redundante Dam1 y Dam2, se asociaron al motivo RAGTACTY, implicado en genes relacionados con biofilm y división celular. Por otro lado, se estudió la expresión del gen wbpL, esencial para la síntesis del lipopolisacárido (LPS), componente clave de la envoltura bacteriana. En Pph, wbpL mostró heterogeneidad fenotípica in vitro y en planta, con expresión biestable solo en el primer caso. Además, se observaron diferencias de expresión de wbpL en las microcolonias formadas por Pph en el apoplasto.