La familia de las metalotioneínas en "Tetrahymena" y su aplicación en el desarrollo de biosensores celulares para la detección de metales pesados

Resumen

La evaluación de la contaminación por metales pesados se debe realizar en base a parámetros como la biodisponibilidad de metales, su toxicidad y genotoxicidad. Para ello se utilizan los llamado biosensores celulares, y los ciliados, como microorganismos eucariotas móviles y sin pared celular, constituyen una excelente herramienta para ello. Aunque T. thermophila presenta un gen codificante (TtPCS) para una proteína homóloga a fitoquelatín sintasas, la ausencia de fitoquelatinas en este ciliado, demostrada en este trabajo, hace pensar que el principal mecanismo de resistencia a metales pesados (bioacumulación) en T. thermophila, consiste en la inmovilización de los cationes metálicos en el citoplasma por metalotioneínas (MTs), cuya síntesis se induce rápidamente cuando la célula es expuesta a metales y otras condiciones de estrés celular. Actualmente se conocen once MTs en distintas especies del género Tetrahymena, y de acuerdo a sus características estructurales, filogenéticas y el patrón de expresión de los genes que las codifican, las hemos agrupado en dos subfamilias distintas: 7a (Cd-MTs) y 7b (Cu-MTs). Las Cd-MTs de Tetrahymena comparten una marcada estructura modular, que podría haber contribuido al inusual tamaño de estas MTs, superior respecto a las MTs del resto de organismos. Aprovechando la gran capacidad de respuesta a metales de los promotores de MTT1 y MTT5 de T. thermophila hemos construido dos biosensores celulares, que bajo control de estos promotores sobreexpresan el gen de la luciferasa eucariota (lucFF) cuando la célula es expuesta a distintos metales pesados. Las cepas MTT1Luc y MTT5Luc representan los biosensores eucariotas capaces de detectar las menores concentraciones de metales pesados no esenciales (Cd, Pb, As, Hg), con una sensibilidad de detección de 5-50 nM dependiendo del metal. Además, los biosensores construidos son capaces de detectar la presencia de metales pesados en forma biodisponible en distintas muestras ambientales de origen acuático o terrestre...