Tesis doctoral de Lucía De La Riva Pérez
La estructura molecular de diversos componentes celulares contiene, entre otros elementos, nitrógeno. Este elemento se encuentra principalmente en proteínas y ácidos nucleicos por lo que su disponibilidad resulta vital para los organismos. La fuente de nitrógeno preferida por las bacterias y la mayoría de microorganismos es el amonio, el cual no siempre se encuentra disponible en el medio. Por ello, las bacterias han desarrollado mecanismos moleculares que les permiten obtener nitrógeno de fuentes alternativas como pueden ser las purinas. Este trabajo se centra en el metabolismo de las purinas como fuentes de nitrógeno en la enterobacteria klebsiella pneumoniae. Nuestro interés por este metabolismo surgió al observar que k. Pneumoniae, a diferencia de la enterobacteria e. Coli, puede asimilar todos los nitrógenos de las purinas en condiciones aeróbicas. en este trabajo hemos identificado y caracterizado el sistema génico de k. Pneumoniae implicado en la asimilación de hipoxantina como fuente de nitrógeno, al cual hemos denominado hpx. El sistema hpx está formado por cuatro unidades transcripcionales. Las unidades transcripcionales hpxde y hpxr se transcriben de manera divergente, al igual que lo hacen las unidades hpxo y hpxpqt. Se ha determinado el inicio de transcripción de cada una de estas unidades, lo que ha permitido establecer que hpxde, hpxr y hpxo se transcriben a partir de promotores dependientes de la subunidad ¿70 de la rna polimerasa, mientras que hpxpqt presenta un promotor ¿54. el operón hpxde está implicado en la oxidación de hipoxantina a ácido úrico. Sin embargo, los productos de los genes hpxd y hpxe no se asemejan a las xantina deshidrogenasas descritas hasta el presente. En base a la similitud de hpxd y hpxe con distintos componentes de la familia de las dioxigenasas, proponemos que el operón hpxde codifica una dioxigenasa formada por una oxidorreductasa (hpxe) y una oxigenasa (hpxd). El producto génico del gen hpxo está implicado en la oxidación de ácido úrico a alantoína. Sin embargo, dicha proteína no presenta similitud a uricasas sino a monooxigenasas de compuestos aromáticos dependientes de fad. Proponemos que hpxo es una fad-monooxigenasa que catalizaría la oxidación de ácido úrico al intermediario 5-hidroxiisourato, el cual sería transformado a alantoína por la acción secuencial de las proteínas hpxt y hpxq. El gen hpxp codifica una proteína con elevada similitud a permeasas de xantina y uracilo, aunque una mutación en dicho gen no impide la utilización de purinas como únicas fuentes de nitrógeno. En este mutante, otras permeasas de purinas pueden suplir la función del transportador hpxp y permitir, por tanto, el crecimiento con estas fuentes de nitrógeno. El gen hpxr codifica una proteína de la familia de reguladores lysr que actúa como represor de su propia transcripción y como activador del operón hpxde. Se ha identificado el posible centro de unión de hpxr a la región intergénica phpxd-r. Sin embargo, esta proteína no se una a la región phpxo-p ni participa en el control transcripcional de hpxo ni de hpxpqt. la caracterización de la regulación del sistema hpx se ha llevado a cabo mediante diversas metodologías, analizando diferentes cepas mutantes y distintas condiciones de disponibilidad de nitrógeno. El conjunto de los resultados obtenidos muestra que el sistema hpx está sometido a una doble regulación, la llevada a cabo por el sistema global del nitrógeno y la llevada a cabo por la regulación específica de la vía. Mientras que el gen hpxr se expresa de manera constitutiva y el gen hpxo no está fuertemente regulado, los operones hpxde y hpxpqt son inducidos tanto por limitación de nitrógeno como por la presencia de los inductores hipoxantina (hpxde) o ácido úrico (hpxpqt). La regulación por nitrógeno del operón hpxpqt tiene lugar a través del sistema ntr de k. Pneumoniae, el cual se activa en condiciones de nitrógeno limitantes. El promotor phpxp depende de la subunidad ¿54 de la rna polimerasa y es reconocido por los factores ntrc (nitrogen regulatory protein c) e ihf (integration host factor). El regulador que reconoce el ácido úrico como molécula inductora todavía no ha sido identificado. Es de destacar que la regulación por nitrógeno del operón hpxde no tiene lugar a través del sistema ntr. Resultados preliminares sugieren la existencia de un regulador no caracterizado hasta el presente al que proponemos denominar nr (nitrogen repressor). Este regulador reprimiría la expresión del operón hpxde en condiciones de exceso de nitrógeno. Esta es la primera vez que se describe en k. Pneumoniae un sistema de regulación por nitrógeno distinto de ntr, hecho que evidencia la importancia del estudio del sistema génico hpx en esta enterobacteria. La regulación específica está llevada a cabo por el regulador hpxr, el cual reconoce a la hipoxantina como molécula inductora del operón hpxde.
Datos académicos de la tesis doctoral «Organización génica y regulación del sistema génico hpx implicado en la utilización de hipoxantina como fuente de nitrógeno en klebsiella pneumoniae«
- Título de la tesis: Organización génica y regulación del sistema génico hpx implicado en la utilización de hipoxantina como fuente de nitrógeno en klebsiella pneumoniae
- Autor: Lucía De La Riva Pérez
- Universidad: Barcelona
- Fecha de lectura de la tesis: 30/05/2008
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Laura Baldoma Llavines
- Tribunal
- Presidente del tribunal: enrique Herrero perpiñan
- cristina Madrid xufré (vocal)
- tino Krell (vocal)
- Mª isabel Muro pastor (vocal)