Estudio del papel de los genes cio en la resistencia al cianuro de “Pseudomonas pseudoalcaligenes” CECT5344

Abstract

“Pseudomonas pseudoalcaligenes” CECT5344, es una bacteria que asimila cianuro a pH alcalino. Se ha demostrado que la expresión de la oxidasa terminal cio1 es necesaria para crecer en presencia de cianuro. El análisis y anotación del genoma ha permitido identificar los sistemas génicos que codifican las diferentes oxidasas terminales de la bacteria.

El estudio funcional de cio1 demuestra la co-transcripción de un operón de función mixta que incluye genes, tanto de respiración resistente a cianuro, como genes relacionados con el metabolismo de aminoácidos y de 3-cianoalanina. En la inmediata vecindad de cio1 existe un gen regulador de la familia gntR (mocR), que podría estar regulando la expresión de cio1. De hecho, el cianuro induce tanto la expresión del regulador como la del operón cio1. La secuenciación del genoma reveló la presencia de otras dos posibles oxidasas terminales, denominadas cio2 y cio3. Aunque la expresión de estas dos oxidasas no se regula por cianuro, su expresión en “Pseudomonas putida” confiere a esta cepa resistencia a cianuro, demostrando así su funcionalidad.

Además de las quinol oxidasas citadas anteriormente, en el genoma se detectan tres citocromo oxidasas, dos de la familia cbb3 y una del tipo aa3. La única que responde a cianuro, aunque en menor medida que cio1, es la del tipo aa3, cuya expresión aumenta la respuesta a cianuro, como se ha puesto de manifiesto en experimentos de q-PCR. Por último, el análisis transcriptómico ha permitido comprender la respuesta del organismo al cianuro en un contexto global.

“Pseudomonas pseudoalcaligenes” CECT5344, is a bacterium able to assimilate cyanide at alkaline pH. It has been shown that the terminal oxidase cio1 is required for growing in the presence of this compound.

The analysis and annotation of the “P. pseudoalcaligenes” CECT5344 genome reveals the presence of several terminal oxidases. The functional study of cio1 suggests its possible co-transcription in a mixed function operon including genes related to the resistant respiration to cyanide and to the biosynthesis of amino acids and 3-cianoalanine.

Next to cio1 there exists a regulatory gene belonging to the gntR (mocR) family, which could regulate cio1 expression. As a mater in fact, cyanide induces the expression of both the regulator and the cio1 operon.

The sequencing of the genome shows the presence of two others terminal oxidases, called cio2 and cio3. Although the expression of these two oxidases expression is not regulated by cyanide, their expression in Pseudomonas putida provide to this strain resistance to cyanide, showing their functionality.

There are also gene components that might encode other three terminal oxidases, two of the cbb3 family and one of the aa3 type. Among them, the only oxidase that responses to cyanide is the aa3 type, which expression increases in response to this compound, although in a lesser extent than cio1, as demonstrated by q-PCR experiments. Finally, the transcriptomic analyses contribute to understand the organism response to cyanide in a global context.