Sistema de fosfotransferasa dependiente del fosfoenolpiruvato (PTS) y represión catabólica en Bacillus Sphaericus

• Autores: Alice, Alejandro Fabián
• Año de publicación: 2001
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Sánchez de Rivas, Carmen
• Materia: BACILLUS SPHAERICUS; SISTEMA PTS; REPRESION CATABOLICA; N-ACETILGLUCOSAMINA; 6-FOFOFRUCTOQUINASA; BACILLUS SPHAERICUS; PTS SYSTEM; CATABOLIC REPRESSION; 6-PHOSPHOFRUCTOKINASE; N-ACETYLGLUCOSAMINE
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

B. sphaericus es una bacteria entomopatógena utilizada en el control biológico dediversas especies de mosquitos transmisores de enfermedades que afectan a millones depersonas. Se había descripto que esta especie carecía de un sistema de transporte de hexosas yde las enzimas de las principales vías para su utilización. Por este motivo comenzamos elanálisis del metabolismo de B. sphaericus haciendo hincapié en esta incapacidad de utilizarhidratos de carbono como única fuente de carbono (hexosas y pentosas). En este trabajo se describe el clonado y secuenciación de los genes ptsH y ptsI quecodifican las proteínas generales del sistema PTS (HPr y Enzima I). Este sistema PTS seríaespecífico para transportar N-acetilglucosamina puesto que una cepa mutante del gen ptsHúnicamente se ve afectada en la utilización de este compuesto. Los genes que codifican las enzimas involucradas en el metabolismo de dichoaminoazúcar han sido secuenciados y se encuentran río arriba de los genes pts, estaubicación es novedosa respecto a lo descripto para otros microorganismos. Las actividadesenzimáticas correspondientes también han sido determinadas. Asimismo, se describen lascaracterísticas del transportador y la secuencia parcial de su probable gen codificante (nagE). Previamente,otros autores habían descripto que la enzima 6-fosfofructoquinasaestaba ausente en esta especie. Sin embargo, hemos clonado y secuenciado el gen quecodifica esta enzima y, además, detectamos la actividad enzimática correspondiente. Lapresencia de dicha enzima permite que la N-acetilglucosamina sea metabolizada a través dela glucólisis. Finalmente, demostramos la presencia de curvas diáuxicas cuando esta bacteriacrece en presencia de N-acetilglucosamina y gluconato. La inactivación el gen ccpA, quecodifica la proteína CcpA, nos permitió confirmar que la N-acetilglucosamina ejercerepresión catabólica sobre la gluconato quinasa y que esta proteína se encuentrainvolucrada en este fenómeno. En este aspecto, también determinamos la presencia deactividad quinasa de HPr activada por fructosa 1,6-difosfato. En conjunto estos resultados demuestran que los mecanismos involucrados en larepresión catabólica, descriptos para otras bacterias relacionadas filogenéticamente a B.sphaericus, se encuentran presentes en esta especie que no utiliza ninguna hexosa nipentosa como fuente de carbono. La profundización del conocimiento del metabolismo de esta especie permitiráexplorar fuentes de carbono y energía alternativos para la producción de toxinasentomopatógenas.
B. sphaericus is an entomopathogenic bacterium used as biological control of severalspecies of mosquitoes which transmit diseases affecting millions of people worldwide. Some authors had described the lack of an hexoses-transport-system as well as theenzymes for their catabolic pathways in B. sphaericus. For this reason we started theanalysis of B. sphaerícus metabolism focusing on its inability to use carbohydrates asunique carbon sources (hexoses and pentoses). In this work we describe the cloning and sequencing of ptsH and ptsI genes, codifyingfor the general PTS system proteins, HPr and Enzyme L This PTS system would be specificto N-acetylglucosamine transport, since a ptsH mutant strain can not grow on thiscompound. The genes codifying the enzymes involved in the metabolism of the aminosugar weresequenced. They were found to be localized upstream from the pts genes, a novelorganization with respect to the one usually found in other microorganisms. Thecorresponding enzymatic activities have been determined as well. Furthermore, we havecharacterized the transporter and sequenced partially its putative gene (nagE). Other authors had previously described that B. sphaericus lacked the 6-phosphofructokinaseenzyme. However, we have cloned and sequenced the codifying gene. Moreover we have detected the corresponding enzymatic activity, suggesting that N-acetylglucosaminemetabolization might take place through the glycolisis pathway. Finally, we have observed diauxic growth curves when this bacterium grows in thepresence of N-acetylglucosamine and gluconate. Inactivation of the ccpA gene, encoding CcpA, allowed us to confirm that N-acetylglucosamine exerted catabolic repression of thegluconate kinase, implying a role for CcpA protein in this phenomenon. Regarding thismatter, we have also detected an HPr kinase activity which is modulated by fructose 1,6-biphosphate. Altogether our results demonstrate that the several elements involved in catabolicrepression in bacteria phylogenúcally related to B. sphaericus are present as well in thisspecies, which is unable to use hexoses or pentoses as unique carbon sources. A deeper understanding of B. sphaericus metabolism would facilitate the search foralternative carbon sources for large scale production of entomopathogenic toxins.
Fil: Alice, Alejandro Fabián. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.