6. La disrupción del gen tol no impide el crecimiento anaeróbico en tolueno y m-xileno, pero afecta significativamente a la quimiotaxis hacia el tolueno, lo que sugiere su implicación en los mecanismos de adaptación de la célula al consumo de hidrocarburos aromáticos, y predice una nueva función para el di-GMPc en bacterias controlando la respuesta al estrés causado por estos compuestos tóxicos. 7. Se ha caracterizado el primer gen bacteriano (gcdH) que codifica la actividad glutaril-CoA deshidrogenasa, una etapa clave de la ruta baja del benzoil-CoA en la degradación anaeróbica del tolueno y otros compuestos aromáticos. La disrupción del gen gcdH no impide, sin embargo, el catabolismo anaeróbico del m-xileno, lo que sugiere la existencia de una ruta baja alternativa para el metabolismo del 3-metilbenzoil-CoA en Azoarcus sp. CIB. 8. El gen gcdR codifica un regulador transcripcional de la familia LysR que controla la expresión del gen divergente gcdH activando al promotor de éste (Pg) en presencia de los inductores glutarato y glutaconato. El análisis del promotor Pg revela la existencia de las cajas reguladoras RBS y ABS que caracterizan a los promotores regulados por miembros de la familia LysR. 9. Se ha demostrado la existencia de una regulación cruzada entre el gen gcdR de Azoarcus sp. CIB y el promotor del gen gcdH de P. putida, lo que sugiere que la estrategia de regulación de un gen tan conservado como gcdH también se ha mantenido en bacterias pertenecientes a distintos grupos filogenéticos.

El trabajo descrito a lo largo de esta Tesis ha dado lugar a las siguientes conclusiones: 1. Se ha identificado y caracterizado el cluster génico bss/bbs responsable de la ruta periférica que convierte el tolueno en benzoil-CoA en Azoarcus sp. CIB. Por primera vez se demuestra que los genes bbs, junto con los bss, están también implicados en la degradación anaeróbica del m-xileno y la formación de 3-metilbenzoil-CoA. 2. Por primera vez se ha estudiado en un mismo microorganismo la organización transcripcional de un cluster bss/bbs completo. El cluster génico bss/bbs de Azoarcus sp. CIB se organiza en, al menos, cuatro operones: un operón regulador (tdiSR), dos operones catabólicos (bss y bbs), y un cuarto operón (tol) que no es indispensable para el crecimiento anaeróbico en tolueno/m-xileno. 3. Los genes tdiSR codifican un sistema regulador de dos componentes compuesto por la histidín-quinasa sensora TdiS y el regulador transcripcional TdiR, que controla la expresión de los operones bss y bbs activando los promotores PbssD y PbbsA, respectivamente, con la participación del bencilsuccinato/3-metilbencilsuccinato como inductores. 4. A la regulación específica de los genes bss/bbs mediada por TdiSR se superpone una regulación que depende de factores ambientales tales como la anaerobiosis y la presencia de fuentes de carbono preferentes (represión catabólica) como los ácidos orgánicos no aromáticos.

5. El gen tol codifica una proteína con una arquitectura modular no descrita hasta la fecha, y que se predice como el resultado de la fusión de un supradominio N-terminal sensor, similar al de la subfamilia TodS de histidín-quinasas híbridas que reconocen hidrocarburos aromáticos, y un supradominio C-terminal catalítico, que contiene un dominio EAL con actividad fosfodiesterasa sobre el segundo mensajero di-GMPc. Por ello, la proteína Tol constituye el primer ejemplo de un sistema de transducción de señales monocomponente que, sin embargo, utiliza el mecanismo clásico de las histidín-quinasas de los sistemas de dos componentes.

Tesis leida en la Universidad Complutense de Madrid. Facultad de Ciencias Biológicas. Departamento de Bioquímica y Biología Molecular I, en el año 2009. 192 pp.

CSIC - Centro de Investigaciones Biológicas (CIB)

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