ACIL-COA Carboxilasas Homoméricas Bacterianas: Efecto en la producción de metabolitos secundarios de Saccharopolyspora Erythraea y Rhodococcus Jostii

Abstract

Introducción y Objetivos: Las bacterias pertenecientes al orden de los Actinomycetes presentan diferentescaracterísticas que las hacen atractivas para ser usadas en diversos procesos industriales. Algunos géneros de este grupo poseen la capacidad de generar una gran diversidad de metabolitos secundarios, de interés farmacéutico, como antibióticos, entre otros. Otras especies conocidas como oleaginosas son capaces de acumular grandes cantidades de triacilglicéridos (TAGs), de interés para la industria oleoquímica y de biocombustibles. A pesar de las diferencias estructurales de todos estos compuestos, tanto para la producción de metabolitos secundarios de tipo policetónicos como para la acumulación de ácidos grasos o TAGs, se requieren de precursores del metabolismo primario como malonil-CoA y metilmalonil-CoA, productos de la carboxilación de acetil-CoA y propionil-CoA, respectivamente por enzimas acil-CoA carboxilasas (YCC). Las YCCson enzimas que pertenecen a la familia de las carboxilasas dependientes de biotina. Estas enzimas esta compuestas por tres dominios catalíticos principales y algunos dominios no catalíticos. Dependiendo del organismo, estos dominios pueden ser parte una misma cadena polipeptídica (complejos homoméricos) opueden estar codificados por subunidades individuales (complejos heteroméricos). Recientemente hemos caracterizado SACE4237 de SACCHAROPOLYSPORA ERYTHRAEA como la primer YCC homodimérica esencial de bacterias cuyo rol principal es actuar como una acetil-CoA carboxilasa generando el malonil-CoA para la síntesis de ácidos grasos. Asimismo, estudios bioinformáticos permitieron identificar numerosas proteínas ortólogas a SACE4237 en diferentes géneros de Actinomycetes de importancia industrial. Por ejemplo, RHODOCOCCUS JOSTII RHA1, un organismo modelo de bacterias oleaginosas contiene el ortólogo RO04222. Con el objetivo dedilucidar si estos complejos homoméricos, SACE4237 y RO04222, participan en la provisión de precursores para la producción de metabolitos secundarios en S. ERYTHRAEA y R. JOSTII, respectivamente, construimos cepas que sobreexpresan dichas proteínas o cepas mutantes nulas en los respectivos genes.Resultados: En el caso de S. ERYTHRAEA, la sobreexpresión de SACE4237 genera aumento en la producción de flavolina (producido a partir de malonil-CoA) mientras que la producción de eritromicina disminuye (producido a partir de metilmalonil-CoA). Por otro lado, la sobreexpresión de RO04222 no produce un efecto marcado en la acumulación de TAGs en R. JOSTII. Estudios realizados sobre la mutante nula, demuestran que RO04222 no es esencial para el crecimiento de R. JOSTII a diferencia de lo observado en S. ERYTHRAEA.Además, la cepa que no expresa RO04222 muestra un leve defecto en la producción de ácidos grasos libres, mono-, di- y triacilglicéridos respecto de la cepa parental.Conclusiones: Estos resultados sugieren que, a pesar de ser proteínas ortólogas, su función fisiológica es diferente en cada microorganismo.