Mutagênese e análise funcional do domínio N-terminal de Herbaspirillum seropedicae

Abstract

Resumo : Herbaspirillum seropedicae (ß-Proteobacteria) é um diazotrofo encontrado em associação com gramíneas de interesse econômico, como milho e cana-de-açúcar. A fixação de nitrogênio em H. seropedicae é controlada a nível transcricional pela proteína NifA, que possui três domínios modulares característicos dos ativadores transcricionais dependentes de s54: um domínio N-terminal regulatório, um domínio central catalítico, e um domínio C-terminal de ligação ao DNA. Há também um interdomínio Q e um interdomínio ID, que conectam os domínios N-terminal e central e os domínios central e C-terminal, respectivamente. NifA é inativa sob alta concentração de nitrogênio fixado, e essa sensibilidade é atribuída ao domínio N-terminal, uma vez que a proteína NifA N-truncada permanece ativa em concentrações de amônio inibitórias para a proteína intacta. A sensibilidade a amônio é atribuída à interação do domínio N-terminal de NifA com a proteína GlnK, uma vez que a estirpe glnKde H. seropedicae é incapaz de fixar nitrogênio, e esse fenótipo é revertido pela expressão de NifA N-truncada. No presente trabalho, foram construídas variantes do gene nifA codificando proteínas truncadas nos aminoácidos 45, 90, 135, 165, 185, 203, 218, e 244 (denominadas proteínas N45, N90, N135, N165, N185, N203, N218 e N244), e variantes contendo reduções no comprimento de interdomínio Q, (denominadas CC, CC1, CC2, e CC3). A atividade dessas variantes foi testada em E. coli e H. seropedicae a partir de vetores contendo promotores adequados para sua expressão. A atividade das variantes em Escherichia coli (estirpes JM109 e ET8000) foi medida como a capacidade de ativar uma fusão nifH::lacZ, detectada no ensaio de ß-galactosidase. N165 e N185 foram ativas em E. coli e não-reguladas por amônio, ao passo que as demais construções foram todas inativas. As mesmas proteínas foram expressas em Herbaspirillum seropedicae nifAe glnK- , e sua atividade foi determinada através de ensaios de atividade da ß-galactosidase e atividade da nitrogenase. As proteínas N165 e N185 apresentaram atividade não-regulada nas duas linhagens testadas, demonstrando sua independência de GlnK. As demais proteínas, exceto N45, permaneceram inativas em H. seropedicae, sugerindo que são totalmente disfuncionais (muito provável no caso de N221 e N244) ou permanentemente inibidas por seus domínios N-terminais. N45 mostrou-se parcialmente ativa em H. seropedicae glnK- , sugerindo que ela interage com GlnK de maneira inibitória, ou que é capaz de formar heterohexâmeros intrinsecamente ativos com NifA selvagem no mutante glnK- .