Caracterización molecular de la ruta catabólica del 4-hidroxifenilacetato de "escherichia coli W"

Resumen

Actualmente se tiene un gran conocimiento, a nivel molecular, de algunas rutas catabólicas microbianas de compuestos aromáticos, especialmente de las pertenecientes al género pseudomonas los primeros trabajos en el estudio de la capacidad de E. coli para metabolizar compuestos aromáticos fueron realizados por Cooper y Skinner (1980). Estos autores establecieron que la estirpe c de E. coli mineraliza el 3- y 4-hpa por una ruta inducible de tipo meta, donde el homoprotocatecuato actúa como intermediario central dihidroxilado. En esta tesis doctoral se ha clonado y caracterizado a nivel molecular la ruta catabólica del 4-hpa de E. coli w. Esta ruta está compuesta por once genes; ocho genes estructurales organizados en dos operones catabólicos, el operón hpagedfhi u operón meta y el operón hpabc u operon de la 4-hidroxifenilacetato (4-hpa)- hidroxilasa, dos genes reguladores hpar y hpaa, y el gen hpax de función desconocida, que está relacionado con la superfamilia de transportadores transmembranales mfs. La 4-hpa-hidroxilasa es un sistema enzimático dependiente de nadh y fad formado por dos componentes proteicos, la proteínas hpab y hpac. La primera es el componente flavoproteico del sistema y la segunda actúa como proteína cooperadora del mismo aunque, aparentemente, la formación del complejo fad-enzima requiere la presencia de ambas. Este sistema enzimático presenta un rango muy amplio de especificidad de sustrato ya que además de hidroxilar 3- y 4-hpa puede hidroxilar otros compuestos aromáticos. La proteína hpaa es un miembro de familia de reguladores xyis/arac que regula positivamente la expresión del operón hpabc utilizando como efectores 3-hpa, 4-hpa y pa. La comparación de la secuencia de aminoácidos de las enzimas que componen tanto el operón meta como el operón hpabc, ha revelado que sólo tres enzimas presentan un porcentaje de similitud significativo con las enzimas equivalentes en otras rutas catabólicas de compuestos aromáticos de otros microorganismos. Por otra parte, la construcción de un modulo transponible con los genes de la ruta del 4-hpa, ha permitido expresar estos genes en E. coli k12 y demostrar que todos los genes necesarios para que este microorganismo mineralice el 4-hpa están contenidos en este cluster. En esta tesis también se ha demostrado que la producción de la 4-hpa hidroxilasa de E. coli w en p. putida, permite a este microorganismo utilizar el fenol como única fuente de carbono