dor_id: 1500858

506.#.#.a: Público

650.#.4.x: Biología y Química

336.#.#.b: other

336.#.#.3: Registro de colección de proyectos

336.#.#.a: Registro de colección universitaria

351.#.#.b: Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT)

351.#.#.a: Colecciones Universitarias Digitales

harvesting_group: ColeccionesUniversitarias

270.1.#.p: Dirección General de Repositorios Universitarios. contacto@dgru.unam.mx

590.#.#.c: Otro

270.#.#.d: MX

270.1.#.d: México

590.#.#.b: Concentrador

883.#.#.u: https://datosabiertos.unam.mx/

883.#.#.a: Portal de Datos Abiertos UNAM, Colecciones Universitarias

590.#.#.a: Administración central

883.#.#.1: http://www.ccud.unam.mx/

883.#.#.q: Dirección General de Repositorios Universitarios

850.#.#.a: Universidad Nacional Autónoma de México

856.4.0.u: http://datosabiertos.unam.mx/DGAPA:PAPIIT:IN200309

100.1.#.a: Alejandro García de los Santos

524.#.#.a: Dirección de Desarrollo Académico, Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA). "Análisis genético, genómico y bioquímico de la síntesis y transporte de pantotenato en la bacteria Rhizobium etli CFN42", Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT). En "Portal de datos abiertos UNAM" (en línea), México, Universidad Nacional Autónoma de México.

720.#.#.a: Alejandro García de los Santos

245.1.0.a: Análisis genético, genómico y bioquímico de la síntesis y transporte de pantotenato en la bacteria Rhizobium etli CFN42

502.#.#.c: Universidad Nacional Autónoma de México

561.1.#.a: Centro de Ciencias Genómicas, UNAM

264.#.0.c: 2009

264.#.1.c: 2009

307.#.#.a: 2019-05-23 18:40:21.491

653.#.#.a: Genética; Microbiología

506.1.#.a: La titularidad de los derechos patrimoniales de este recurso digital pertenece a la Universidad Nacional Autónoma de México. Su uso se rige por una licencia Creative Commons BY 4.0 Internacional, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/legalcode.es, fecha de asignación de la licencia 2009, para un uso diferente consultar al responsable jurídico del repositorio por medio de contacto@dgru.unam.mx

041.#.7.h: spa

500.#.#.a: INTRODUCCIÓN Rhizobias es el nombre común con el que se denomina a un grupo de bacterias Gram-negativas, ubicadas taxonómicamente dentro de la división de las alfa proteobacterias, dentro del orden rhizobiales y agrupadas dentro de la familia rhizobiaceae. En esta familia se encuentran los géneros Rhizobium, Sinorhizobium, Mesorhizobium, Allorhizobium, Azorhizobium y Bradyrhizobium (Weir, 2006). La característica distintiva de estas bacterias es su capacidad para fijar el nitrógeno atmosférico en simbiosis con plantas leguminosas. Rhizobium etli es la bacteria más abundante en suelos de América latina donde se siembra fríjol, la cepa mejor caracterizada de esta especie es la CFN42, aislada de nódulos de raíces de fríjol cultivado en Guanajuato, México (Martínez-Romero, 2003). Su genoma, totalmente secuenciado en el Centro de Ciencias Genómicas (CCG) de la UNAM, está constituido por un cromosoma circular de 4.3 Mb y seis plásmidos denominados p42a (194.2 kb), p42b (184.3 kb), p42c (250.9 kb), p42d (371.2 kb) p42e (505.3 kb) y p42f (642.5 kb). En suma, los plásmidos representan el 32% del genoma total (González et al., 2006) (http://www.cifn.unam.mx/retlidb/). Desde hace varios años nuestro grupo de investigación ha estado interesado en identificar funciones codificadas en los plásmidos, importantes para la simbiosis y para la vida saprofítica de esta bacteria. Una de las principales contribuciones de nuestro grupo fue la obtención de una colección de mutantes derivadas de la cepa parental CFN42, las cuales carecen de cada uno de sus plásmidos. El estudio de estas mutantes en diferentes condiciones de cultivo, nos llevaron a descubrir que la mutante que carece del plásmido p42f(642.5 kb), presenta una severa deficiencia de crecimiento en un medio químicamente definido o comúnmente llamado medio mínimo (MM), constituido por una fuente de carbono (succinato), una fuente de nitrógeno (NH4Cl) y sales minerales(MgSO4, K2HPO4, CaCl2, FeCl3). ANTECEDENTES Con la finalidad de identificar la(s) función(es) codificada(s) en el plásmido p42f necesarias para el crecimiento de la bacteria en medio mínimo, iniciamos una búsqueda en la secuencia del genoma de esta bacteria, de proteínas codificadas en el replicón p42f cuya función pudiera estar asociada con el crecimiento en MM. Encontramos dos proteínas, cuya función pudiera ser catalizar dos distintos pasos de la síntesis de la vitamina pantotenato. La relevancia del pantotenato para cualquier célula, radica en que esta vitamina forma parte de la molécula coenzima A (CoA). La CoA y sus tio-ésteres (acetil-CoA, malonil-CoA, succinil-CoA, etc) son esenciales para el metabolismo de carbono, síntesis de proteínas y metabolismo de lípidos (Leonardi and Jackowski, 2007). Reportes en la literatura indican que mutantes auxótrofas de pantotenato recuperan total crecimiento con la adición de pantotenato en un rango de 1 a 10 uM. Para el caso de de la mutante que carece del plásmido p42f solo se logró una complementación parcial de su crecimiento después de la adición de concentraciones muy altas de pantotenato (500 uM). Nuestras hipótesis para explicar este comportamiento son que R. etli CFN42 tiene un transporte muy deficiente de pantotenato por lo cual su adición al MM no complementa totalmente su crecimiento, o que el posible transportador de alta afinidad está codificado en el mismo plásmido del cual carece, o bien que además de pantotenato, requiere de otras moléculas para crecer, cuya síntesis está también codificada en el plásmido p42f. Estos resultados nos llevaron a profundizar en el estudio de la vía de síntesis de pantotenato en R. etli CFN42, lo cual nos permitió observar diferencias importantes con respecto a la vía de síntesis y transporte descrita para enterobacterias, grupo en el cual la síntesis de esta vitamina ha sido estudiada con mucho detalle. La primera diferencia importante la encontramos en la reconstrucción de la vía de síntesis de pantotenato realizada con el programa computacional pathway tools (http://bioinformatics .ai. sri. com/ptools/). De acuerdo con esta predicción bio-informática, las posibles enzimas que participan en la síntesis de esta vitamina en R. etli CFN42 se encuentran distribuidas en tres replicones de sus seis replicones, lo cual contrasta con la localización cromosomal de enterobacterias. La segunda diferencia importante proviene de los análisis de similitud, de acuerdo a los cuales, en el genoma de R. etli CFN42 está ausente un ortólogo del gene panF. En E. coli, PanF es una proteína que se encarga de co-transportar pantotenato y sodio al interior de la célula. La tercera diferencia importante también proviene de los análisis de similitud, los cuales indican que en el genoma de R. etli CFN42 no existe un ortólogo de panD, este gene en enterobacterias codifica para una aspartato 1-descarboxilasa la cual cataliza la descarboxilación de L-aspartato para producir beta-alanina. Debido a que esta molécula es un precursor de pantotenato, mutantes de E. coli en panD requieren de beta-alanina o pantotenato para crecer (Cronan, 1980). De acuerdo con la base de datos de KEGG (http://www.genome.ad.jp/ kegg/kegg2.html) la ausencia de una aspartato 1-descarboxilasa típica de bacterias no es solo una peculiaridad de R. etli CFN42, sino que está ausente en ocho de las 11 rhizobias secuenciadas a la fecha. Basados en la reconstrucción de vías metabólicas hecha por KEGG, la única posible vía de síntesis de beta-alanina en todas las rhizobias que carecen de PanD, sería por medio de la degradación de uracilo. Lo importante de este hecho es que hasta ahora, se ha considerado como un dogma que la síntesis de beta-alanina en bacterias proviene únicamente de la reacción catalizada por PanD, lo cual no parece cumplirse en algunas rhizobias. También es interesante mencionar que la síntesis de beta-alanina a partir de la degradación de uracilo hasta ahora se considera una vía de síntesis exclusiva de plantas (Duhaze, 2003; Mazus, 1972; Raman, 2004). Es importante resaltar la posibilidad de que una nueva isoforma de la enzima aspartato 1-descarboxilasa, hasta ahora no descrita en bacterias, esté presente en algunas rhizobias. METAS Y RELEVANCIA DEL PROYECTO Con base en los antecedentes arriba mencionados, el presente proyecto pretende demostrar experimentalmente, que en el plásmido p42f de R. etli CFN42 está codificada parte de la vía de síntesis de pantotenato. Esta investigación es relevante ya que tradicionalmente, se ha considerado que las funciones esenciales para el crecimiento bacteriano están codificadas en el cromosoma y no en los plásmidos. De hecho las definiciones más ortodoxas han considerado que los plásmidos únicamente confieren resistencia a las bacterias cuando enfrentan condiciones ambientales adversas como la presencia de metales pesados, antibióticos, etc. La secuencia completa de los genomas de esta y otras bacterias y su análisis comparativo y funcional, están permitiendo ampliar el concepto de los plásmidos y tener un mejor entendimiento de su papel en la biología de los microorganismos. En este sentido, una de las contribuciones del presente proyecto es reforzar este nuevo concepto de plásmido, demostrando experimentalmente, que en R. etli la síntesis de pantotenato, un compuesto esencial para el funcionamiento celular, requiere de la cooperación funcional de distintos replicones. Adicionalmente, por medio de la caracterización funcional de la vía de síntesis y transporte de pantotenato en R. etli CFN42, pretendemos resolver el enigma de cómo sintetizan beta-alanina las rhizobias, ya sea por una vía distinta a la descrita hasta ahora en enterobacterias, o por una isoforma de aspartato 1-descarboxilasa desconocida hasta ahora en bacterias. También pretendemos demostrar que las rhizobias poseen un sistema de transporte de pantotenato distinto al PanF típico de enterobacterias. REFERENCIAS 1. Cronan, J. E., Jr. 1980. β-Alanine synthesis in Escherichia coli. J. Bacteriol. 141:1291–1297. 2. González, V., R. I. Santamaría, P. Bustos, I. Hernández-González, A. Medrano-Soto, G. Moreno-Hagelsieb, S. C. Janga, M. A. Ramírez, V. Jiménez- Jacinto, J. Colla

046.#.#.j: 2019-11-14 12:26:40.706

264.#.1.b: Dirección General de Asuntos del Personal Académico

handle: 00a4e488ad144002

harvesting_date: 2019-11-14 12:26:40.706

856.#.0.q: text/html

last_modified: 2019-11-22 00:00:00

license_url: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/legalcode.es

license_type: by

No entro en nada

No entro en nada 2

Registro de colección universitaria

Análisis genético, genómico y bioquímico de la síntesis y transporte de pantotenato en la bacteria Rhizobium etli CFN42

Centro de Ciencias Genómicas, UNAM, Portal de Datos Abiertos UNAM, Colecciones Universitarias

Licencia de uso

Procedencia del contenido

Entidad o dependencia
Centro de Ciencias Genómicas, UNAM
Entidad o dependencia
Dirección General de Asuntos del Personal Académico
Acervo
Colecciones Universitarias Digitales
Repositorio
Contacto
Dirección General de Repositorios Universitarios. contacto@dgru.unam.mx

Cita

Dirección de Desarrollo Académico, Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA). "Análisis genético, genómico y bioquímico de la síntesis y transporte de pantotenato en la bacteria Rhizobium etli CFN42", Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT). En "Portal de datos abiertos UNAM" (en línea), México, Universidad Nacional Autónoma de México.

Descripción del recurso

Título
Análisis genético, genómico y bioquímico de la síntesis y transporte de pantotenato en la bacteria Rhizobium etli CFN42
Colección
Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT)
Responsable
Alejandro García de los Santos
Fecha
2009
Descripción
INTRODUCCIÓN Rhizobias es el nombre común con el que se denomina a un grupo de bacterias Gram-negativas, ubicadas taxonómicamente dentro de la división de las alfa proteobacterias, dentro del orden rhizobiales y agrupadas dentro de la familia rhizobiaceae. En esta familia se encuentran los géneros Rhizobium, Sinorhizobium, Mesorhizobium, Allorhizobium, Azorhizobium y Bradyrhizobium (Weir, 2006). La característica distintiva de estas bacterias es su capacidad para fijar el nitrógeno atmosférico en simbiosis con plantas leguminosas. Rhizobium etli es la bacteria más abundante en suelos de América latina donde se siembra fríjol, la cepa mejor caracterizada de esta especie es la CFN42, aislada de nódulos de raíces de fríjol cultivado en Guanajuato, México (Martínez-Romero, 2003). Su genoma, totalmente secuenciado en el Centro de Ciencias Genómicas (CCG) de la UNAM, está constituido por un cromosoma circular de 4.3 Mb y seis plásmidos denominados p42a (194.2 kb), p42b (184.3 kb), p42c (250.9 kb), p42d (371.2 kb) p42e (505.3 kb) y p42f (642.5 kb). En suma, los plásmidos representan el 32% del genoma total (González et al., 2006) (http://www.cifn.unam.mx/retlidb/). Desde hace varios años nuestro grupo de investigación ha estado interesado en identificar funciones codificadas en los plásmidos, importantes para la simbiosis y para la vida saprofítica de esta bacteria. Una de las principales contribuciones de nuestro grupo fue la obtención de una colección de mutantes derivadas de la cepa parental CFN42, las cuales carecen de cada uno de sus plásmidos. El estudio de estas mutantes en diferentes condiciones de cultivo, nos llevaron a descubrir que la mutante que carece del plásmido p42f(642.5 kb), presenta una severa deficiencia de crecimiento en un medio químicamente definido o comúnmente llamado medio mínimo (MM), constituido por una fuente de carbono (succinato), una fuente de nitrógeno (NH4Cl) y sales minerales(MgSO4, K2HPO4, CaCl2, FeCl3). ANTECEDENTES Con la finalidad de identificar la(s) función(es) codificada(s) en el plásmido p42f necesarias para el crecimiento de la bacteria en medio mínimo, iniciamos una búsqueda en la secuencia del genoma de esta bacteria, de proteínas codificadas en el replicón p42f cuya función pudiera estar asociada con el crecimiento en MM. Encontramos dos proteínas, cuya función pudiera ser catalizar dos distintos pasos de la síntesis de la vitamina pantotenato. La relevancia del pantotenato para cualquier célula, radica en que esta vitamina forma parte de la molécula coenzima A (CoA). La CoA y sus tio-ésteres (acetil-CoA, malonil-CoA, succinil-CoA, etc) son esenciales para el metabolismo de carbono, síntesis de proteínas y metabolismo de lípidos (Leonardi and Jackowski, 2007). Reportes en la literatura indican que mutantes auxótrofas de pantotenato recuperan total crecimiento con la adición de pantotenato en un rango de 1 a 10 uM. Para el caso de de la mutante que carece del plásmido p42f solo se logró una complementación parcial de su crecimiento después de la adición de concentraciones muy altas de pantotenato (500 uM). Nuestras hipótesis para explicar este comportamiento son que R. etli CFN42 tiene un transporte muy deficiente de pantotenato por lo cual su adición al MM no complementa totalmente su crecimiento, o que el posible transportador de alta afinidad está codificado en el mismo plásmido del cual carece, o bien que además de pantotenato, requiere de otras moléculas para crecer, cuya síntesis está también codificada en el plásmido p42f. Estos resultados nos llevaron a profundizar en el estudio de la vía de síntesis de pantotenato en R. etli CFN42, lo cual nos permitió observar diferencias importantes con respecto a la vía de síntesis y transporte descrita para enterobacterias, grupo en el cual la síntesis de esta vitamina ha sido estudiada con mucho detalle. La primera diferencia importante la encontramos en la reconstrucción de la vía de síntesis de pantotenato realizada con el programa computacional pathway tools (http://bioinformatics .ai. sri. com/ptools/). De acuerdo con esta predicción bio-informática, las posibles enzimas que participan en la síntesis de esta vitamina en R. etli CFN42 se encuentran distribuidas en tres replicones de sus seis replicones, lo cual contrasta con la localización cromosomal de enterobacterias. La segunda diferencia importante proviene de los análisis de similitud, de acuerdo a los cuales, en el genoma de R. etli CFN42 está ausente un ortólogo del gene panF. En E. coli, PanF es una proteína que se encarga de co-transportar pantotenato y sodio al interior de la célula. La tercera diferencia importante también proviene de los análisis de similitud, los cuales indican que en el genoma de R. etli CFN42 no existe un ortólogo de panD, este gene en enterobacterias codifica para una aspartato 1-descarboxilasa la cual cataliza la descarboxilación de L-aspartato para producir beta-alanina. Debido a que esta molécula es un precursor de pantotenato, mutantes de E. coli en panD requieren de beta-alanina o pantotenato para crecer (Cronan, 1980). De acuerdo con la base de datos de KEGG (http://www.genome.ad.jp/ kegg/kegg2.html) la ausencia de una aspartato 1-descarboxilasa típica de bacterias no es solo una peculiaridad de R. etli CFN42, sino que está ausente en ocho de las 11 rhizobias secuenciadas a la fecha. Basados en la reconstrucción de vías metabólicas hecha por KEGG, la única posible vía de síntesis de beta-alanina en todas las rhizobias que carecen de PanD, sería por medio de la degradación de uracilo. Lo importante de este hecho es que hasta ahora, se ha considerado como un dogma que la síntesis de beta-alanina en bacterias proviene únicamente de la reacción catalizada por PanD, lo cual no parece cumplirse en algunas rhizobias. También es interesante mencionar que la síntesis de beta-alanina a partir de la degradación de uracilo hasta ahora se considera una vía de síntesis exclusiva de plantas (Duhaze, 2003; Mazus, 1972; Raman, 2004). Es importante resaltar la posibilidad de que una nueva isoforma de la enzima aspartato 1-descarboxilasa, hasta ahora no descrita en bacterias, esté presente en algunas rhizobias. METAS Y RELEVANCIA DEL PROYECTO Con base en los antecedentes arriba mencionados, el presente proyecto pretende demostrar experimentalmente, que en el plásmido p42f de R. etli CFN42 está codificada parte de la vía de síntesis de pantotenato. Esta investigación es relevante ya que tradicionalmente, se ha considerado que las funciones esenciales para el crecimiento bacteriano están codificadas en el cromosoma y no en los plásmidos. De hecho las definiciones más ortodoxas han considerado que los plásmidos únicamente confieren resistencia a las bacterias cuando enfrentan condiciones ambientales adversas como la presencia de metales pesados, antibióticos, etc. La secuencia completa de los genomas de esta y otras bacterias y su análisis comparativo y funcional, están permitiendo ampliar el concepto de los plásmidos y tener un mejor entendimiento de su papel en la biología de los microorganismos. En este sentido, una de las contribuciones del presente proyecto es reforzar este nuevo concepto de plásmido, demostrando experimentalmente, que en R. etli la síntesis de pantotenato, un compuesto esencial para el funcionamiento celular, requiere de la cooperación funcional de distintos replicones. Adicionalmente, por medio de la caracterización funcional de la vía de síntesis y transporte de pantotenato en R. etli CFN42, pretendemos resolver el enigma de cómo sintetizan beta-alanina las rhizobias, ya sea por una vía distinta a la descrita hasta ahora en enterobacterias, o por una isoforma de aspartato 1-descarboxilasa desconocida hasta ahora en bacterias. También pretendemos demostrar que las rhizobias poseen un sistema de transporte de pantotenato distinto al PanF típico de enterobacterias. REFERENCIAS 1. Cronan, J. E., Jr. 1980. β-Alanine synthesis in Escherichia coli. J. Bacteriol. 141:1291–1297. 2. González, V., R. I. Santamaría, P. Bustos, I. Hernández-González, A. Medrano-Soto, G. Moreno-Hagelsieb, S. C. Janga, M. A. Ramírez, V. Jiménez- Jacinto, J. Colla
Tema
Genética; Microbiología
Identificador global
http://datosabiertos.unam.mx/DGAPA:PAPIIT:IN200309

Enlaces