Identificación de la isoprenoil-CoA sintetasa de Pseudomonas aeruginosa PAO1 involucrada en la degradación de isoprenoides acíclicos

Abstract

Citronellol (3, 7-dimethyl-6-octen-1-ol) is a hydrocarbon ?-methyl branched compounds considered persistent degradative mechanisms of bacterial origin and has been used as a model compound to study the degradation of isoprenoid acyclic. The catabolism of acyclic isoprenoid be elucidated in detail in the bacterium Pseudomonas aeruginosa, whose genes involved have been identified in the atuRABCDEFGH and liuRABCDE operons (Díaz-Pérez et al, 2004;. Aguilar et al., 2006; 2008). A critical step in the degradative pathway activation corresponds to acylated precursor substrate which is held by the citronellyl-CoA synthetase. Recently identified and characterized acyl-CoA synthetases and FadD2 FadD1 involved in fatty acid catabolism in P. aeruginosa (Kang et al., 2010). However, it was not described whether FadD2 FadD1 and enzymes are able to use as a substrate for the catabolic pathway precursors of acyclic isoprenoids (citronellic and geranic acids). This study aimed to identify and characterize isoprenoil-CoA synthetase of P. aeruginosa involved in the catabolism of acyclic isoprenoids. The fadD1 gene and ORF PA1617 fadD2 called fadD3 proposed as genes involved in the degradation of acyclic isoprenoids by bioinformatic analysis with the amino acid sequences of acyl-CoA synthetase from Escherichia coli and acyl-CoA synthetases hydrocarbonoclasticus including Marinobacter acyl-CoA synthetase capable of activating acyclic isoprenoids. The protein showed FadD3 binding motifs ATP / AMP binding and fatty acids, characteristic motifs of acyl-CoA synthetases. When performing growth kinetics and growth plate using acyclic isoprenoids as sole carbon source and energy of the single mutants in fadD1, and fadD3 fadD2 genes, and double mutants in fadD1-fadD3, fadD2-fadD3 fadD1-fadD2 genes are found that they affect the ability to use acyclic isoprenoids.

El citronelol (3,7-dimetil-6-octen-1-ol) es un hidrocarburo ?-metil ramificado, compuestos considerados persistentes a los mecanismos degradativos de origen bacteriano y ha sido usado como compuesto modelo para el estudio de la degradación de isoprenoides acíclicos. El catabolismo de isoprenoides acíclicos se ha dilucidado en detalle en la bacteria Pseudomonas aeruginosa, cuyos genes involucrados se han identificado en los operones atuRABCDEFGH y liuRABCDE (Díaz-Pérez et al., 2004; Aguilar et al., 2006; 2008). Un paso crítico en esta vía degradativa corresponde a la activación del sustrato acilado precursor, el cual es llevado a cabo por la citronelil-CoA sintetasa. Recientemente se identificaron y caracterizaron las acil-CoA sintetasas FadD1 y FadD2 involucradas en el catabolismo de ácidos grasos en P.aeruginosa (Kang et al., 2010). Sin embargo, no se describió si las enzimas FadD1 y FadD2 son capaces de utilizar como sustrato a los precursores de la vía catabólica de isoprenoides acíclicos (ácidos citronélico y geránico). Este estudio tuvo como objetivo identificar y caracterizar la isoprenoil-CoA sintetasa de P. aeruginosa involucrada en el catabolismo de isoprenoides acíclicos. Los genes fadD1, fadD2 y el ORF PA1617, denominado fadD3 se propusieron como genes que participan en la degradación de isoprenoides acíclicos mediante análisis bioinformático con las secuencias de aminoácidos de la acil-CoA sintetasa de Escherichia coli y acil-CoA sintetasas de Marinobacter hydrocarbonoclasticus incluyendo la acil-CoA sintetasa capaz de activar isoprenoides acíclicos. La proteína FadD3 mostró los motivos de unión a ATP/AMP y de unión a ácidos grasos, motivos característicos de las acil-CoA sintetasas. Al realizar crecimiento en placa y cinéticas de crecimiento utilizando isoprenoides acíclicos como única fuente de carbono y energía de las mutantes simples en los genes fadD1, fadD2 y fadD3, y mutantes dobles en los genes fadD1-fadD3, fadD2-fadD3 y fadD1-fadD2 se encontró que éstas afectaron la capacidad de utilizar isoprenoides acíclicos.