Caracterización mediante Biología de Sistemas del ciclo de desarrollo de Streptomyces y sus aplicaciones biotecnológicass

Abstract

A pesar del hecho de que la mayoría de los procesos industriales para la producción de metabolitos secundarios se realizan en cultivos líquidos, no existe un modelo fiable de desarrollo para Streptomyces bajo estas condiciones. Con la excepción de unas pocas especies que esporulan en líquido, se supuso que ningún proceso de diferenciación morfológica tiene lugar en estas condiciones. En esta tesis, se describen las nuevas características en el desarrollo de Streptomyces en cultivos líquidos siendo éste un modelo de desarrollo análogo al descrito anteriormente para los cultivos sólidos espoprulantes. También se descubrió por primera vez la estructura productora de metabolitos secundarios en Streptomyces. Además, se comparan los proteomas y transcriptomas de las diferentes etapas de desarrollo en cultivos líquidos y sólidos de S. coelicolor. Demostrándose que la diferenciación en cultivos líquidos de S. coelicolor es comparable a de cultivos sólidos. Las diferencias más notables entre los cultivos sólidos y líquidos se asocian con las fases finales de la compartimentación de las hifas y la formación de esporas, pero no los que participan en el inicio de la diferenciación y la producción de metabolitos secundarios. También utilizamos la transcriptómica y proteómica cuantitativa de alto rendimiento para analizar los genes y proteínas implicados en la muerte celular Streptomyces. Hemos demostrado que este proceso implica la inducción de proteínas y genes específicos, cumpliendo las características de una muerte celular programada (MCP). Los resultados nos han dado una nueva perspectiva sobre la MCP de Streptomyces en el que sería parte de un proceso tipo competencia esencial para la diferenciación de una fase reproductiva (de K-State) la producción de antibióticos y de las esporas. Nuestra hipótesis sobre el significado biológico de la MCP de Streptomyces, sería la de un proceso en el que las hifas diferenciadas que son competentes, tomarían fragmentos libres de ADN liberados por las células que mueren. Esto, conjuntamente con las actividades de recombinación y transposición inducidas durante la MCP supondría una extraordinaria ventaja ecológico generando una gran variabilidad genética en las esporas de manera análoga a la meiosis eucariótica.