Identificación y análisis de los genes asociados al metabolismo de polihidroxialcanoatos en Pseudomonas extremaustralis

• Autores: Catone, Mariela Verónica
• Año de publicación: 2013
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: López, Nancy Irene
• Materia: POLIHIDROXIALCANOATOS; GENOMA; PROTEOMICA DE GRANULOS; PHA POLIMERASAS Y P. EXTREMAUSTRALIS; POLYHYDROXYALKANOATES; GENOMICS; PROTEOMIC OF GRANULES; PHA POLYMERASES AND P. EXTREMAUSTRALIS
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Los polihidroxialcanoatos (PHA) son polímeros de reserva bacterianos que poseen propiedades termoplásticas y son biodegradables. P. extremaustralis acumula polihidroxibutirato (PHB), formado por monómeros de longitud de cadena corta. Esta es una característica poco común en bacterias del género Pseudomonas, que normalmente acumulan PHA de longitud de cadena media (PHAmcl). Trabajos previos demostraron que los genes PHB se encuentran en una isla genómica. El objetivo de este trabajo consistió en la búsqueda y análisis de genes relacionados con la producción de distintos tipos de PHA en P. extremaustralis. También se realizaron análisis bioinformáticos del genoma de esta bacteria para identificar los genes involucrados en vías metabólicas centrales y los relacionados con la producción de alginato, de interés para comprender el metabolismo de compuestos carbonados que podrían estar relacionados con la producción de PHA. Se identificaron los genes de producción de PHAmcl, phaC1ZC2D y phaFI, además de los genes, phbFPX, asociados a la síntesis de PHB. Los análisis filogenéticos realizados permitieron inferir que estos genes poseen diverso origen. En base a estudios de complementación, de expresión génica y de proteómica de los gránulos del polímero se determinó la funcionalidad de las polimerasas de PHAmcl (PhaC1 y PhaC2) y se comprobó que la diferencia en la expresión de las 3 polimerasas, encontradas en el genoma de esta bacteria, podía explicar la alta producción de PHB en comparación con otros PHA. Los resultados en conjunto ponen de manifiesto la importante capacidad de adaptación al metabolismo de esta bacteria de genes probablemente adquiridos por transferencia horizontal, como los genes PHB. La capacidad de producción de PHA con distintas propiedades en P. extremaustralis resulta de interés biotecnológico dado que a través de manipulaciones genéticas sería posible lograr la producción de diferentes bioplásticos, utilizando la misma bacteria.
Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are reserve bacterial polymers that possess thermoplastic properties and are biodegradable. P. extremaustralis accumulates polyhydroxybutyrate (PHB), a PHA composed by short chain length monomers. This is an unusual feature in bacteria of the genus Pseudomonas, which normally accumulate medium chain length PHAs (PHAmcl). Previous works demostrated that PHB genes are located in a genomic island. The aim of this work was the identification and analysis of genes involved in the production of different types of PHAs in P. extremaustralis. Bioinformatic analysis of the genome of P. extremaustralis were performed in order to identify genes involved in the central metabolic pathways and other associated with alginate production, interesting to understand the metabolism of carbon compounds that could be associated with PHA production. Genes coding PHAmcl production (phaC1ZC2D and phaFI) were identified, and other group of genes (phbFPX) associated with the synthesis of PHB. Phylogenetic analysis allowed to infer that these genes have different origins. Complementation studies, gene expression analysis and proteomics assays of polymer granules showed the functionality of PHAmcl polymerases (PhaC1 and PhaC2), the key enzymes for the PHAmcl production, and allowed to determine that the difference in the expression of the 3 polymerases found in the genome of this bacterium could explain the high production of PHB in comparison with other PHAs. The overall results show the high adaptability of genes probably acquired by horizontal transfer to the metabolism of this bacterium, as PHB genes. The capability of PHA production with different properties in P. extremaustralis has biotechnological interest due to genetic manipulation could allow the production of different bioplastics such as PHB and other PHAmcl, using the same bacterium.
Fil: Catone, Mariela Verónica. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.