Rol de las acyl-CoA carboxilasas homoméricas de Saccharopolyspora erythraea y Rhodococcus jostii en la producción de metabolitos secundarios y de lípidos neutros.

A LIVIERI, M HERNANDEZ, H ALVAREZ, H GRAMAJO Y E RODRIGUEZ

Congreso; SAMIGE 2019; 2020

Las bacterias pertenecientes al orden de los Actinomycetes presentan diferentes características 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 gran interés farmacéutico, como antibióticos, entre otros. Mientras que otros géneros son oleaginosos, capaces de acumular grandes cantidades de triacilglicerol (TAGs), de gran interés para la industria de bioenergías. 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 acyl-CoA carboxilasas (YCC). Las YCC son 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) o pueden estar codificados por subunidades individuales (complejos heteroméricos). Recientemente hemos caracterizado en Saccharopolyspora erythraea, la primer acyl-CoA carboxilasa homodimérica esencial de bacterias, SACE_4237, cuyo rol principal es actuar como una acetil-CoA carboxilasas (ACC) generando el malonil-CoA para la síntesis de ácidos grasos. Asimismo, mediante estudios bioinformáticos, encontramos que numerosos géneros de Actinomycetes de importancia industrial, contienen en su genoma complejos YCC putativos homoméricos, ortólogos a SACE_4237. Por ejemplo, RO_04222, del organismo modelo de bacterias oleaginosas, Rhodocuccus jostii. Con el objetivo de dilucidar si estos complejos homoméricos, SACE_4237 y RO_04222, poseen un efecto en la producción de metabolitos secundarios en S. erythraea y R. jostii, respectivamente, construimos sobreexpresantes o mutantes nulas en dichos genes. En el caso de S. erythraea, la sobreexpresión de SACE_4237 genera aumento en la producción de flavolina (producido a partir de malonil-CoA), pero una disminución de la producción de eritromicina (producido a partir de metilmalonil-CoA). Para el caso de su ortólogo en R. jostii, RO_04222, encontramos que su sobreexpresión no produce un efecto marcado en la acumulación de TAGs. Mientras que SACE_4237, resultó ser esencial para el crecimiento de de S. erythraea , su ortólogo en R. jostii, no es escencial para la sobrevida de éste microorganismo, y las mutantes nulas en RO_04222 mostraron un leve defecto en la producción de ácidos grasos libres, como así también en la acumulación de los mono-, di- y triacilglicéridos, respecto de la cepa parental. Estos resultados sugieren que, a pesar de ser proteínas ortólogas, su función fisiológica es diferente en cada organismo.