Caracterização do mutante phbC de Azospirillum brasilense

Abstract

Resumo: O polihidroxibutirato (PHB) é um poliéster sintetizado por diversas espécies de micro-organismos. Acredita-se que sua síntese e acúmulo façam parte de uma estratégia de estocagem de carbono e energia para as células bacterianas. Além disso, a presença de PHB tem sido correlacionada a maior capacidade bacteriana em resistir a diferentes estresses, incluindo limitação de nutrientes e exposição à irradiação UV e peróxido de hidrogênio. O objetivo do presente trabalho foi determinar alterações decorrentes da deficiência na síntese de PHB na bactéria diazotrófica Azospirillum brasilense. Neste estudo foi utilizada uma estirpe mutante contendo uma inserção no gene que codifica para a enzima PHB sintase (mutante phbC). Foram observadas diferenças no crescimento da estirpe mutante phbC em cultivo em baixas concentrações de amônio e em glutamato quando comparadas à estirpe selvagem FP2. A partir de uma complementação plasmidial do gene phbC a produção de PHB no mutante phbC foi retomada e a aparência das colônias tornouse igual àquela da estirpe selvagem. Entretanto, a estirpe complementada apresentou uma menor taxa de crescimento provavelmente decorrente da maior síntese de PHB. Foi observado que a estirpe mutante phbC apresentou atividade de nitrogenase e regulação pós-traducional da glutamina sintetase semelhante à estirpe selvagem. Genes envolvidos no metabolismo de nitrogênio e na fixação de nitrogênio não tiveram alterações na sua expressão, mas aqueles envolvidos no metabolismo de PHB parecem ser menos expressos no mutante phbC. Nossos resultados indicam que a deficiência na produção de PHB em A. brasilense interfere de forma diferente no metabolismo quando comparado a outras bactérias produtoras de PHB. Palavras-chave: Polihidroxibutirato. Azospirillum brasilense. PHB sintase.

Abstract: Polyhydroxybutyrate (PHB) is a polyester polymer synthesized by several species of microorganisms. This polymer is accumulated as intracellular insoluble granules and acts as a carbon and energy sink in bacterial cells. In addition, PHB has been correlated with increased bacterial capacity to withstand different stresses, including nutrient limitation and exposure to UV irradiation and hydrogen peroxide. The objective of the present work was to determine alterations caused by the deficiency in PHB synthesis in the diazotrophic bacterium Azospirillum brasilense. In this study, a mutant strain (phbC mutant) containing an insertion in the gene coding for the PHB synthase enzyme was used. Differences in growth of the phbC mutant strain in culture were observed at low concentrations of ammonium and glutamate when compared to wild type strain FP2. Plasmid complementation of the phbC gene lead to production of PHB in the phbC mutant, and colonies of the complemented cells were similar to the wild type strain. However, the complemented strain showed a lower growth rate probably due to the higher synthesis of PHB. Results showed that the phbC mutant strain had nitrogenase activity and post-translational regulation of glutamine synthetase similar to those of the wild type strain. Genes involved in nitrogen metabolism and nitrogen fixation had no changes in their expression; however, genes involved in PHB metabolism appeared to have lower expression in the phbC mutant. Our results indicate that the deficiency in PHB production in A. brasilense interferes differently in the cell metabolism when compared to other PHB producing bacteria. Keywords: Polyhydroxybutyrate. Azospirillum brasilense. PHB synthase.