Metabolismo de la alantoína en Streptomyces coelicolor : relación entre metabolismo primario y secundario
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Fecha
2014-03-10
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Editor
Universidad Nacional de Rosario. Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas.
Resumen
Las purinas y derivados como la alantoína son componentes abundantes del suelo, constituyendo una fuente de carbono y nitrógeno muy importante del hábitat natural de Streptomyces. En este trabajo de tesis se caracterizó la vía metabólica de degradación de alantoína como así también la regulación de la misma en S. coelicolor, mediante técnicas proteómicas, metabolómicas, bioquímicas, de biología molecular y de ingeniería genética.
A partir de experimentos de proteómica se identificaron la mayor parte de las proteínas involucradas en la degradación de alantoína en esta bacteria.
Posteriormente, se caracterizaron cuatro enzimas de esta vía, alantoinasa y alantoicasa, las cuales son esenciales para el crecimiento de la bacteria en medio con alantoína, e hidroxipiruvato isomerasa y tartronato semialdehído reductasa mediante técnicas bioquímicas y de ingeniería genética.
Por otra parte, se identificó el regulador transcripcional negativo AllR del metabolismo de la alantoína en S. coelicolor. Ensayos in vitro permitieron identificar los sitios de unión de este regulador a tres promotores de la vía. Estos sitios se encuentran altamente conservados en otras especies de Streptomyces lo que denota una preservación en la regulación de esta ruta metabólica en este importante género bacteriano. Estos estudios permitieron proponer un modelo de regulación mediado por alantoato.
A su vez, este trabajo permitió realizar una conexión importante entre el metabolismo primario de alantoína y el metabolismo secundario de producción de antibióticos en S. coelicolor. Por un lado, se evidenció que la degradación de alantoína provoca una marcada disminución de la producción de antibióticos. Mediante técnicas de metabolómica y análisis de compuestos nitrogenados en los cultivos se pudo determinar que el producto final de esta vía es amonio. El aislamiento de una mutante en el complejo ureasa, que no genera acumulación de amonio extracelular pero es capaz de producir niveles normales de antibióticos en medio con alantoína, permitió conectar el exceso de amonio con la inhibición de la producción de antibióticos durante el metabolismo de alantoína. Por otro lado, se estableció que el normal funcionamiento del regulador AllR es necesario para la producción de antibióticos en S. coelicolor, ya que la inactivación del gen allR afecta notablemente la síntesis de los mismos. La inactivación de genes que aumentan su expresión en ausencia del regulador AllR permitió identificar al gen hyi, que codifica para la enzima hidroxipiruvato isomerasa, como responsable de este efecto. La mutante AllR-Hyi- revierte la producción de metabolitos secundarios a los niveles de la cepa parental. Para agregar a esto, una mutación en el gen hyi en la cepa parental provoca un aumento de la síntesis de antibióticos y abre una puerta para estudios futuros como estrategia para aumentar la producción de compuestos bioactivos en esta especie bacteriana.
Este trabajo expresa la importancia del estudio de las vías metabólicas primarias, no solo para aumentar el conocimiento general de este importante género bacteriano sino también debido a la interacción de estas vías con el metabolismo secundario y la posibilidad de una futura manipulación para beneficio del ser humano.
Descripción
Palabras clave
Streptomyces, Alantoína, Metabolismo secundario