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1División de Microbiología. Facultad de Ciencias. Universidad de Alicante. Apdo. 99. Alicante. soria@ua.es. 2División de Microbiología. Facultad de Farmacia. Universidad Miguel Hernández. Apdo. 18. Sant Joan d´Alacant. Alicante.
Existen evidencias de que cambios en la topología local del DNA promovidos por factores ambientales pueden actuar como un mecanismo de regulación en procariotas. En el caso concreto de la Archaea halófila extrema Haloferax volcanii, se han detectado agrupaciones de genes (no necesariamente cotranscritos) con una respuesta coordinada al ambiente cuya organización puede tener un significado funcional en este sentido: la topología del DNA podría actuar como un mecanismo de regulación global que permitiría una respuesta coordinada al ambiente de grupos de genes y regiones genómicas.
En el presente trabajo se planteó delimitar y caracterizar regiones con respuesta coordinada al ambiente en el genoma de Hfx. volcanii, y evaluar la posibilidad de una regulación global de la expresión génica mediante cambios en la topología del DNA de esas regiones. Mediante distintas aproximaciones experimentales, se ha realizado un mapa transcripcional detallado de dos regiones del genoma de este organismo. Se ha confirmado la homogeneidad en la respuesta a condiciones de estrés hipoosmótico en un amplio dominio (200 Kb) del megaplásmido pHV4. En una región cromosómica de unas 180 Kb se han detectado agrupaciones de genes con respuesta coordinada a determinadas condiciones ambientales (baja salinidad, elevada salinidad, elevada temperatura o estrés general). Con el fin de dilucidar la implicación de la topología del DNA en la regulación génica, se ha estudiado el efecto de la inhibición de la girasa (mediante novobiocina) sobre los niveles de transcripción en ambas regiones. Tanto los niveles de transcripción global en regiones genómicas como los de transcritos concretos con respuesta al ambiente, mostraron sensibilidad a novobiocina, permitiendo establecer un nexo directo entre la topología del DNA y la regulación de la expresión génica en la respuesta al ambiente. Adicionalmente, se han detectado alternancias purina-pirimidina capaces de adoptar estructuras de Z-DNA corriente arriba, incluso solapando secuencias promotoras, de una gran diversidad de ORFs identificados en estas regiones. Las estructuras de DNA no-B se han descrito como posibles sensores de factores ambientales, cuya estabilización afectaría a los niveles de superenrollamiento local del DNA, y con ello, a los niveles de transcripción en regiones próximas. La regulación de la expresión génica a través de variaciones en la estructura del DNA como respuesta al ambiente, sería, por tanto, un mecanismo de regulación global ampliamente extendido y de gran relevancia en el genoma de Archaea halófilas.