La proteína PDR15 como mediador de resistencia a cadmio en Wickerhamomyces anomalus: evidencia experimental e in silico

Abstract

Wickerhamomyces anomalus es una levadura de origen ambiental que presenta tolerancia a metales pesados, característica que la convierte en un organismo de interés para el estudio de mecanismos de resistencia. Entre los determinantes moleculares propuestos, la proteína PDR15, perteneciente a la familia de transportadores ABC, ha sido asociada con la expulsión de cadmio en esta especie. El objetivo de este trabajo fue evaluar la adaptación de la cepa W. anomalus M10 a cadmio y explorar el rol de PDR15 en la detoxificación de este metal. Para ello, se diseñó un flujo de trabajo integrativo que incluyó evolución experimental, secuenciación y anotación genómica, identificación de la proteína PDR15, modelado estructural y estudios de docking molecular. La evolución experimental consistió en cultivos sucesivos en medios con concentraciones crecientes de CdCl₂, desde 0,25 mM hasta alcanzar tolerancia estable a 1 mM. Posteriormente, el modelado estructural y los análisis de docking permitieron examinar la interacción del cadmio con PDR15 y la factibilidad de su transporte. Los resultados demostraron un incremento progresivo en la tolerancia a cadmio durante el proceso evolutivo, lo que confirma la capacidad adaptativa de la cepa frente al metal. Los estudios in silico revelaron que, en conformaciones de mínima energía, no se observaron impedimentos estéricos para el paso del cadmio a través del canal de PDR15, apoyando la hipótesis de su función como bomba de eflujo. En conjunto, los hallazgos establecen una conexión entre la adaptación observada y un mecanismo molecular de resistencia mediado por PDR15. Este enfoque integrador, que combina herramientas experimentales y computacionales, aporta evidencias novedosas sobre los determinantes de tolerancia a cadmio en W. anomalus y refuerza su potencial como organismo modelo en biotecnología ambiental.Wickerhamomyces anomalus is an environmental yeast that exhibits tolerance to heavy metals, a trait that makes it a valuable organism for investigating resistance mechanisms. Among the proposed molecular determinants, the PDR15 protein, a member of the ATP-binding cassette (ABC) transporter family, has been associated with cadmium efflux in this species. The aim of this study was to evaluate the adaptation of the W. anomalus M10 strain to cadmium and to explore the role of PDR15 in metal detoxification. To this end, an integrative workflow was designed, combining experimental evolution, genome sequencing and annotation, PDR15 identification, structural modeling, and molecular docking analyses. Experimental evolution was performed through successive cultures in media with increasing concentrations of CdCl₂, ranging from 0.25 mM to stable tolerance at 1 mM. Structural modeling and docking studies were subsequently applied to assess cadmium–PDR15 interactions and the feasibility of its transport. The results demonstrated a progressive increase in cadmium tolerance during the evolutionary process, confirming the adaptive capacity of the strain to this metal. In silico analyses revealed that, in minimum-energy conformations, no steric hindrance was detected for cadmium passage through the PDR15 channel, supporting its hypothesized role as an efflux pump. Overall, these findings establish a link between the observed adaptive response and a molecular resistance mechanism mediated by PDR15. This integrative approach, combining experimental and computational tools, provides novel evidence on the determinants of cadmium tolerance in W. anomalus and reinforces its potential as a model organism in environmental biotechnology.