Estudio transcriptómico comparativo de proteínas estructurales de ficobilisomas durante la aclimatación fotoperiódica en Gracilaria chilensis.

Abstract

La variación de la radiación solar a través de la columna de agua determina la sobrevivencia de las algas rojas y cianobacterias, por lo que han desarrollado respuestas metabólicas dinámicas en paralelo a la optimización de la captación de luz por parte de los complejos antena denominados ficobilisomas (PBS). Esta aclimatación fotoperiódica involucra una serie de mecanismos que operan a distintos tiempos, incluyendo entre ellos la adaptación cromática complementaria (CCA), observada en cianobacterias. Estudios previos de nuestro grupo de investigación sugieren que distintas condiciones de luz podrían provocar una reorganización de los PBS de la macroalga roja Gracilaria chilensis (pelillo), aunque no permiten concluir que sea comparable con CCA sino más bien con algún otro mecanismo de fotoaclimatación que prevenga el daño causado por condiciones saturantes de luz. Nuestro laboratorio se ha propuesto estudiar si los cambios de las condiciones de luz podrían provocar como respuesta un cambio en la organización general de los PBS, particularmente de las proteínas linker que estabilizan su estructura. Decidimos estandarizar un modelo de cultivo in vitro de Gracilaria chilensis para estudiar los cambios transcripcionales de los genes que codifican las proteínas linker en respuesta a cambios en el fotoperiodo, simulando las horas de luz y oscuridad correspondientes a invierno (8/16) y verano (16/8). Usamos como indicador de la fotoaclimatación de nuestros cultivos a los fotoperiodos en estudio la eficiencia fotosintética, la que fue similar en ambas condiciones al día 16 del cultivo. Los cambios en los niveles de expresión de los genes de interés fueron evaluados mediante la técnica de RT-qPCR. Para el diseño de los partidores, obtuvimos un transcriptoma empleando muestras de G. chilensis cultivadas en un fotoperiodo control (12/12), el cual mostró altas similitudes con los transcriptomas de otras algas rojas. Para realizar el análisis de los niveles de expresión relativa mediante RT-qPCR, establecimos que la mejor normalización se obtuvo al emplaer la media geométrica de los genes de referencia TUBB2 y eRF3. Estudiamos la expresión de 4 genes que codifican para cuatro proteínas estructurales: Linker γ31, Linker γ33, ApcF y ApcC. A excepción del Linker γ 33, que mostró altos niveles de expresión en ambos fotoperiodos en estudio, sólo se observó un aumento de la expresión de los restantes genes en la condición de invierno. El mayor aumento se observó para el gen ApcC, seguido de los genes Linker γ 33 , ApcF y Linker γ 31 . En base a la interpretación de nuestros resultados, tanto en los estudios funcionales previamente descritos (en algas rojas y cianobacterias) así como en la estructura del PBS de la macroalga roja Griffithsia pacifica, proponemos un modelo en el que el aumento en la expresión de estas proteínas linker en invierno favorecería la captación de luz y su conducción hasta el fotosistema II, producto de la formación de PBS altamente densos en varillas en Gracilaria chilensis.