Las células de levadura de Baker que viven juntas en comunidades ayudan a alimentarse mutuamente, pero dejan que los ingresos de la misma especie mueran de hambre, según una nueva investigación de la Universidad de Cambridge.
Los hallazgos, publicados en la revista de acceso abierto eLife , podría conducir a nuevos sistemas de producción biotecnológica basados en la cooperación metabólica. También podrían usarse para inhibir el crecimiento celular al bloquear el intercambio de metabolitos entre las células. Esta podría ser una nueva estrategia para combatir los hongos patógenos o las células tumorales.
"La cooperación célula-célula que descubrimos juega un papel importante al permitir que la levadura nos ayude a producir nuestra comida, cerveza y vino", dice la primera autora Kate Campbell.
"También puede ser crucial para toda la vida eucariota, incluidos animales, plantas y hongos"
La humanidad ha explotado el metabolismo de la levadura durante miles de años para elaborar cerveza y hornear. La levadura metaboliza el azúcar y secreta una amplia gama de pequeñas moléculas durante su ciclo de vida, desde alcoholes y dióxido de carbono hasta antioxidantes y aminoácidos. Aunque mucha investigación ha demostradolevadura para ser un caballo de trabajo metabólico robusto, solo recientemente se ha hecho evidente que estos organismos unicelulares se agrupan en comunidades, en las que las células individuales pueden desempeñar una función especializada.
Para el nuevo estudio financiado por Wellcome Trust y el European Research Council, los investigadores de la Universidad de Cambridge y el Instituto Francis Crick descubrieron que las células son altamente eficientes para intercambiar algunos de sus componentes esenciales aminoácidos y nucleobases, comoA, T, G y C, componentes del ADN en lo que llaman cooperación metabólica. Sin embargo, no lo hacen con todo tipo de células de levadura: comparten nutrientes con células que descienden del mismo ancestro, pero no con otras células delmisma especie cuando se originan en otra comunidad.
Utilizando un enfoque de biología sintética, el equipo dirigido por el Dr. Markus Ralser del Departamento de Bioquímica comenzó con una célula madre de levadura metabólicamente competente, manipulada genéticamente para que sus hijas pierdan progresivamente genes metabólicos esenciales. La usaron para cultivar una población de levaduracon múltiples generaciones que terminaron siendo deficientes en diferentes nutrientes.
Campbell luego probó si las células que carecen de un gen metabólico pueden sobrevivir compartiendo nutrientes con los miembros de su familia. Al vivir dentro de su comunidad, estas células podrían continuar creciendo y sobreviviendo. Esto significaba que las células se mantenían vivas por las células vecinas, lo quetodavía tenían su actividad metabólica intacta, proporcionándoles un suministro de nutrientes muy necesario. Eventualmente, la colonia estableció una composición donde la mayoría de las células se ayudaban mutuamente. Cuando se introdujeron células de la misma especie pero derivadas de otra comunidad, las interacciones socialesno se estableció y las células extrañas murieron de hambre.
Cuando la comunidad exitosa se comparó con otras cepas de levadura, que no tenían deficiencias metabólicas, los investigadores no encontraron diferencias pronunciadas en cómo ambas comunidades crecieron y produjeron biomasa. Esto implica que compartir era tan eficiente que se canceló cualquier desventaja.
Las implicaciones de estos resultados pueden ser importantes para las industrias en las que la levadura se usa para producir biomoléculas de interés. Esto incluye biocombustibles, vacunas y suplementos alimenticios. La investigación también podría ayudar a desarrollar estrategias terapéuticas contra hongos patógenos, como la levaduraCandida albicans, que forman comunidades cooperativas para vencer nuestro sistema inmunológico.
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Materiales proporcionados por eLife . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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