Influencia del polihidroxibutirato sobre la adaptación a condiciones extremas en una bacteria antártica

Ayub, Nicolás Daniel

Registro:

Documento:	Tesis Doctoral
Título:	Influencia del polihidroxibutirato sobre la adaptación a condiciones extremas en una bacteria antártica
Título alternativo:	Effects of polyhydroxybutyrate on adaptation to extreme environments in an antarctic bacteria
Autor:	Ayub, Nicolás Daniel
Editor:	Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Publicación en la Web:	2025-02-25
Fecha de defensa:	2009
Fecha en portada:	2009
Grado Obtenido:	Doctorado
Título Obtenido:	Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Química Biológica
Departamento Docente:	Departamento de Química Biológica
Director:	López, Nancy Irene
Consejero:	Méndez, Beatriz Silvia
Idioma:	Español
Palabras clave:	POLIHIDROXIALCANOATOS; TIOLASA; MUTANTE NATURAL; TRANSFERENCIA HORIZONTAL; ISLA GENOMICA; BAJAS TEMPERATURAS; BALANCE REDOXPOLYHYDROXYALKANOATES; THIOLASE; NATURAL MUTANT; HORIZONTAL TRANSFER; GENOMIC ISLAND; LOW TEMPERATURES; REDOX STATE
Formato:	PDF
Handle:	https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4389_Ayub
PDF:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n4389_Ayub.pdf
Registro:	https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n4389_Ayub
Ubicación:	QUI 004389
Derechos de Acceso:	Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Ayub, Nicolás Daniel. (2009). Influencia del polihidroxibutirato sobre la adaptación a condiciones extremas en una bacteria antártica. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4389_Ayub

Resumen:

Los polihidroxialcanoatos (PHAs) son polímeros de reserva altamente reducidos. La biosíntesis y degradación de estos compuestos es un proceso dinámico. El polihidroxibutirato (PHB) es el más estudiado de los PHAs, y en la mayoría de las bacterias que producen este polímero, su biosíntesis es realizada a través de tres enzimas especificas, una tiolasa (PhaA), una reductasa (PhaB) y una sintasa (PhaC). En especies pertenecientes al género Pseudomonas sensu stricto, el fenotipo de incapacidad para producir PHB ha sido utilizado como un caracter de importancia taxonómica. Pseudomonas sp. 14-3 es una bacteria Antártica que posee una alta tolerancia a estrés. Notablemente, esta cepa es capaz de producir PHB a partir de octanoato pero no desde glucosa. El objetivo de esta tesis fue caracterizar los genes de responsables de la biosíntesis de PHB en Pseudomonas sp. 14-3. En esta bacteria, los genes estructurales de biosíntesis de PHB fueron encontrados formando un cluster (phaBAC), y se demostró que la deficiencia en la biosíntesis de PHB a partir de glucosa se debe a una deleción dentro del gen phaA. El análisis de la región flanqueante al cluster phaBAC demostró que dichos genes se encuentran dentro de una isla genómica (32,3 kb). El estudio del contenido G + C, la inferencia filogenética y el análisis del uso de codones confirmaron que estos genes fueron adquiridos por transferencia horizontal. Se construyó una cepa deficiente en la biosíntesis de PHB, derivada de Pseudomonas sp. 14-3, mediante una mutación en el gen phaC. Esta cepa mutante fue incapaz de crecer y sobrevivir a 10ºC demostrando que el gen phaC es esencial para la adaptación a bajas temperaturas. La biosíntesis de PHB fue necesaria para el desarrollo de la respuesta a estrés oxidativo inducido por bajas temperaturas. La adición de compuestos reducidos tales como cistina y glutation suprimieron el fenotipo de sensibilidad al frío en la cepa mutante. Luego de una incubación a bajas temperaturas, la cepa salvaje mostró una rápida degradación del PHB, asociada con un mantenimiento de la relación NADH/NAD, el contenido total de NADPH y bajos niveles de lípidos peroxidados. En conclusión, el metabolismo del PHB modula la disponibilidad de equivalentes de reducción contribuyendo a evitar el daño oxidativo letal producido por la exposición a bajas temperaturas.

Abstract:

Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are highly reduced storage materials which are involved in a dynamic process of biosynthesis and degradation. Polyhydroxybutyrate (PHB) is the most common PHA, and in the majority of the microorganisms that accumulate this polymer, its biosynthesis involves three specific enzymes, a thiolase (phaA), a reductase (phaB) and a PHA synthase (phaC). The inability to produce PHB by the Pseudomonas sensu stricto species has been proposed as an important taxonomic value. Pseudomonas sp. 14-3 is a highly stress resistant bacterial strain isolated from Antarctic environments. Interestingly, this strain is able to synthesize PHB from octanoate but not from glucose. The objective of this thesis was to characterize PHB biosynthesis genes from Pseudomonas sp. 14-3. Genetic analysis has demonstrated that pha genes in Pseudomonas sp. 14-3 are organized in a cluster (phaBAC) and that impaired PHB production from glucose is due to a defective thiolase (phaA) gene. The phaBAC cluster from Pseudomonas sp. 14-3 was found within a genomic island (32,306 bp). The G + C content, phylogeny inference and codon usage analysis indicated that these genes were acquired by horizontal transfer. Pseudomonas sp. 14-3 and its PHA synthase-minus mutant (phaC) were used to asses the effect of PHB accumulation on the adaptability to cold conditions. The mutant strain was unable to grow and survive at 10°C demonstrating that phaC was essential during growth at low temperature. PHB was necessary for the development of the oxidative stress response induced by cold treatment. Addition of reduced compounds cystine and gluthathione suppressed the cold sensitive phenotype of the phaC mutant. The wild type strain showed a very rapid PHB degradation after cold-shock, associated with the maintenance of NADH/NAD rate, total NADPH content and low levels of lipid peroxidation. In conclusion, PHB metabolism modulates the availability of reducing equivalents contributing to avoid the lethal oxidative damage produced by the exposure to low temperature.

Citación:

---------- APA ----------

Ayub, Nicolás Daniel. (2009). Influencia del polihidroxibutirato sobre la adaptación a condiciones extremas en una bacteria antártica. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4389_Ayub

---------- CHICAGO ----------

Ayub, Nicolás Daniel. "Influencia del polihidroxibutirato sobre la adaptación a condiciones extremas en una bacteria antártica". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2009.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n4389_Ayub

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