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ROL DEL EXTREMO C-TERMINAL DE LA ENZIMA FITOENO SINTASA EN LA REGULACIÓN DE LA CAROTENOGÉNESIS EN LA ARQUEA HALÓFILA HALOFERAX VOLCANII

INSTITUTO DE INVESTIGACIONES BIOLÓGICAS, IIB-CONICET-UNMDP, FCEYN 1; SCHOOL OF BIOMEDICAL SCIENCES, UNIVERSITY OF PLYMOUTH 2

Introducción y Objetivos:
Los carotenoides son compuestos isoprenoides coloreados (naranja-rojizo) sintetizados por las plantas, algas y microorganismos. Cumplen importantes funciones en todos los seres vivos y han recibido considerable atención por sus aplicaciones biotecnológicas y sus beneficios para la salud humana. Las haloarqueas son microorganismos que habitan en ambientes hipersalinos (>1,5 M NaCl) y que producen pigmentos de C50 denominados bacterioruberinas (Bctr). La ruta de biosíntesis de los carotenoides está conservada entre las haloarqueas y los organismos fotosintéticos y comienza con la conversión de dos moléculas de pirofosfato de geranilgeranilo (GGPP) a fitoeno, compuesto precursor de todos los carotenoides. Este paso, considerado el punto regulatorio clave en la carotenogénesis, es catalizado por la enzima fitoeno sintasa (PSY). Recientemente se reportó un mecanismo de regulación que involucra la degradación de PSY mediante proteasas ATP-dependientes como Clp (plantas) y LonB (haloarqueas). La proteasa Lon está altamente conservada en los tres dominios de la vida y, a pesar de su importancia en la fisiología celular, se conoce muy poco acerca de la manera en que reconoce sus blancos de acción. En Escherichia coli, LonA degrada al inhibidor de la división celular SulA reconociendo una secuencia hidrofóbica de 20 aa ubicada en el extremo C-terminal de esta proteína. En base a estos antecedentes el objetivo de este trabajo fue validar la relevancia de la porción C-terminal de PSY como elemento regulador de la biosíntesis de carotenoides en la haloarquea Haloferax volcanii.
Materiales y Métodos:
Se construyeron mutantes de H. volcanii que expresaban diferentes versiones de PSY truncadas en el C-terminal: PSY entera (PSYwt), PSY -10 aa (S10), PSY -20 aa (S20) y PSY -34 aa (S34), y se caracterizaron en cuanto a su crecimiento, producción de pigmentos (Bctr) y contenido de PSY. Ademas, se realizó un alineamiento y búsqueda de motivos conservados (programas MEME y GLAM2) usando las secuencias C-terminal de las PSY de diversas haloarqueas.
Resultados:
Las cepas S20 y S34 presentaron mayor contenido de Bctr (2 veces) que PSYwt, por el contrario, la cepa S10 mostró menor pigmentación (2 veces). Aplicando espectrometría de masa se determinó que la mayor pigmentación de S34 se correlacionó con un incremento en el contenido de proteína PSY (2,4 veces). A través de un análisis in silico, se encontró un motivo bastante conservado dentro de la región regulatoria clave de PSY: SR[HRV][HR][TG]RV[SED][GR][LW].
Conclusiones:
Estos resultados sugieren que el sitio de reconocimiento de PSY relevante para su estabilización/degradación se encuentra en la región -10 a -20 del extremo C-terminal. La remoción de los últimos 10 aa del C-terminal podría dejar más expuesta esta región regulatoria, facilitando la degradación de PSY, y en consecuencia, reduciendo la pigmentación (cepa S10).