Análisis de la función del operón arsRacr3C de Burkholderia xenovorans LB400

Abstract

The presence of Arsenic (As) in the terrestrial atmosphere has caused a selective pressure on microorganisms since the origin of life, because they were forced to acquire or modify genes that allowed them to live in a hostile environment. The most important determinant of resistance to compounds derived from arsenic is the ars operon, which is present in different bacterial species, that to date have been widely studied. It is not the case of Burkholderia xenovorans LB400, a bacterium with a relatively large genome, it possesses 9,043 genes distributed in three replicons: Chromosome 1, Chromosome 2 and a Megaplasmid. B. xenovorans LB400 can degrade polychlorinated biphenyls and has been extensively studied in our group by their chr genes that have the potential to confer resistance to chromium compounds. The chr genes of LB400 present in adaptive replicons are responsible for conferring the chromate resistance phenotype however, the responsible to confer a higher level of resistance to this ion is the chrA2 gene from the Megaplasmid; this is the only chr gene encoded in an operon. Due to the characteristics of this bacterium, we performed a search for ars genes in the LB400 genome, finding 14 genes related to resistance to As, among which is a group of genes that form an operon. The objective of this work is to evaluate the function of the arsRacr3C operon of B. xenovorans LB400 in relation to the resistance to arsenic oxyanions. Firstly, the level of arsenic resistance of LB400 was determined and the results demonstrated that it is more resistant to arsenate and arsenite than the control E. coli JM101 strain. A search for promoter upstream sequences was then performed in the arsRacr3C gene cluster, finding a possible promoter of the arsR gene. PCR amplification of the arsRacr3C operon, its subsequent cloning into the pUCP20 vector and the transfer of the recombinant plasmid to E. coli JM101 was performed to evaluate the resistance phenotype.

La presencia de arsénico (As) en la atmósfera terrestre desde el origen de la vida ocasionó una presión selectiva en los microorganismos, viéndose obligados a adquirir o modificar genes que les permitieran vivir en un ambiente hostil. El determinante más importante de resistencia a compuestos derivados de arsénico es sin duda el operón ars el cual se encuentra presente en distintas especies bacterianas que a la fecha se encuentran ampliamente estudiadas. No es el caso de Burkholderia xenovorans LB400, una bacteria con un genoma relativamente grande, ya que posee 9,043 genes distribuidos en tres replicones: Cromosoma 1, Cromosoma 2 y Megaplásmido. B. xenovorans puede degradar bifenilos policlorados y se ha estudiado ampliamente en nuestro equipo de trabajo por sus genes chr que tienen el potencial de conferirle resistencia a compuestos de cromo. Los genes chr de LB400 presentes en los replicones adaptativos son los principales responsables de conferir el fenotipo de resistencia a cromato en esta bacteria, siendo el gen chrA2 del Megaplásmido el que confiere un mayor nivel de resistencia a este ion, chrA2 es el único gen chr que se encuentra codificado en un operón. Debido a las características de esta bacteria, se realizó una búsqueda de genes ars en el genoma de LB400, encontrando 14 genes relacionados con la resistencia a arsénico, entre los cuales está un grupo de genes que forman un operón. El objetivo de este trabajo es evaluar la función del operón arsRacr3C de B. xenovorans LB400 en relación a la resistencia a oxianiones de arsénico. Primeramente, se determinó el nivel de resistencia a arsénico de LB400, encontrando que es resistente a arsenato y arsenito en comparación con un control sensible E. coli JM101.