Efecto de la mutación en probables péptido sintasas no-ribosomales de Pseudomonas aeruginosa PAO1 en la producción de ciclo-dipéptidos

Abstract

Non-ribosomal peptides have been described mainly for its antimicrobial, antifungal and antiviral properties, which come from microbial secondary metabolism and basic amino acid structure. These compounds are synthesized by unicellular organisms, through a mechanism that does not require ribosomes to catalyze peptide bond formation. This generates a large variety of structures because of the type of amino acid chain length and the addition of substituents such as fatty acids, sugars, halogens, D-amino acids, thiazole and oxazole rings, among others. In this paper are of interest cyclo-dipeptides (CDPs) and their end products the Diketopiperazines (DKPs). Which are characterized by contain a central diketo ring, which undergo post-synthesis modifications will confer functionally diverse structures. Most cycle-dipeptides are synthesized by modular nonribosomal peptide synthetizes that employ ATP as cofactor. Another synthesis route described involves the aminoacyl-tRNA synthases, which require transfer tRNA for activation of amino acids. Pseudomonas aeruginosa is a Gram-negative bacterium capable of producing the CDPs: cyclo (L-Pro-L-Tyr), cyclo (L-Pro-L-Phe) and cyclo (L-Pro-L-Val), whose properties are found relate to the promotion of growth and development of Arabidopsis thaliana. In this sense we are interested in identifying the P. aeruginosa gene or set of genes responsible for coding for enzymes involved in the synthesis of the CDPs. Using an in silico analysis was made a pre-selection of candidate genes and mutant strains were used in selected genes to analyze the production of CDPs by GC-MS, finding that some mutations increase the production of cyclo (L-Pro-L Phe).

Los péptidos no ribosomales han sido descritos principalmente por sus propiedades antimicrobianas, antifúngicas y antivirales, los cuales provienen del metabolismo secundario microbiano y su estructura básica es de aminoácidos. Estos compuestos son sintetizados por organismos unicelulares, mediante un mecanismo que no requieren de los ribosomas para catalizar la formación del enlace peptídico. Lo anterior genera una gran diversidad de estructuras debido al tipo de aminoácidos, longitud de la cadena y la adición de sustituyentes como ácidos grasos, azúcares, halógenos, D-aminoácidos, anillos tiazol y oxazol, entre otros. En este trabajo son de interés los ciclo-dipéptidos (CDPs) y sus productos finales las dicetopiperazinas (DKPs). Los cuales se caracterizan por tener un anillo central diceto, que posterior a su síntesis sufren modificaciones que les conferirán estructuras funcionalmente diversas. La mayoría de los ciclo-dipéptidos son sintetizados por péptido-sintetasas no-ribosomales modulares, que emplean ATP como cofactor. Otra vía de síntesis descrita involucra las aminoacil-ARNt sintasas, que requieren el ARNt de transferencia para la activación de los aminoácidos. Pseudomonas aeruginosa es una bacteria Gram negativa capaz de producir los CDPs: ciclo (L-Pro-L-Tyr), ciclo (L-Pro-L-Phe) y ciclo (L-Pro-L-Val), cuyas propiedades encontradas se relacionan con la promoción del crecimiento y desarrollo de Arabidopsis thaliana. En este sentido es de nuestro interés identificar en P. aeruginosa el gen o conjunto de genes responsables de codificar para las enzimas involucradas en la síntesis de los CDPs. Mediante un análisis in silico se hizo una pre-selección de genes candidatos y se emplearon cepas mutantes en los genes seleccionados para analizar la producción de CDPs por CG-EM, encontrando que algunas mutaciones incrementan la producción de ciclo (L-Pro-L-Phe).