Determinants of growth rate in genome-reduced bacteria

Abstract

Understanding how the growth rate is regulated in bacteria is an ongoing challenge in biology and its controlled regulation would have a great impact in the biotechnological industry. Growth rates may be regulated by several genetic factors, but despite some of them are known, we are still unable to rationally increase bacterial growth rates. Most studies are done in fast-growing and highly complex bacteria with large and redundant genomes. Mycoplasma pneumoniae, from the Mollicutes class, is a simpler organism with one of the smallest genomes. Furthermore, Mollicutes species have wide range of growth rates and reduced genomes making them appealing for growth studies. In this thesis, we investigated the genetic determinants of growth rates in M. pneumoniae and in other Mollicutes species by different approaches. Our results corroborated some genetic factors reported to be associated to fast growth and found additional translational and metabolic determinants that have not been described before.

Entender cómo se regula la tasa de crecimiento en bacterias es uno de los retos en curso en biología y su regulación controlada tendría un gran impacto en la industria biotecnológica. Las tasas de crecimiento pueden ser reguladas por varios factores genéticos, pero a pesar de que algunos de ellos son en parte conocidos, aún somos incapaces de incrementar las tasas de crecimiento racionalmente. La mayoría de estudios se han llevado a cabo en bacterias de crecimiento rápido y complejas con genomas grandes y redundantes. Mycoplasma pneumoniae, de la clase Mollicutes, es un organismo más simple con uno de los genomas más pequeño y con poca redundancia. Adicionalmente, las especies de Mollicutes tienen un amplio rango de tasas de crecimiento y genomas reducidos, lo cual las hace atractivas para estudios de crecimiento. En esta tesis, investigamos los determinantes genéticos de las tasas de crecimiento en M. pneumoniae y en otras especies de Mollicutes por medio de enfoques diferentes. Nuestros resultados corroboraron algunos de los ya reportados factores genéticos asociados a un crecimiento rápido y encontramos además determinantes traduccionales y metabólicos que no habían sido descritos anteriormente.