Degradación anaerobia de compuestos aromáticos hidroxilados en azoarcus anaerobius y thauera aromatica ar-1

Resumen

En esta tesis doctoral hemos profundizado en el estudio de los mecanismos moleculares que se llevan a cabo en la degradación anaerobia de resorcinol en Azoarcus anaerobius y alfa-resorcilato (3,5-dihidroxibenzoato: 3,5-DHB) en Thauera aromatica AR-1. La degradación de ambos compuestos se produce a través del intermediario hidroxihidroquinona (HHQ). Se ha podido determinar que los genes para la degradación de resorcinol de A. anaerobius, inducibles por sustrato, están organizados en 4 operones, cuya expresión se controla a través del regulador transcripcional RedR2, perteneciente a la familia NtrC. En presencia de resorcinol, RedR2 activa la transcripción de los tres promotores que controlan la expresión de los genes para los tres primeros pasos de la ruta, y que se transcriben con la ARN polimerasa asociada con el factor sigma-54. Los tres promotores controlados por RedR2, PrhL, PbqdhL y Porf14, presentan una organización estructural muy conservada, con alta homología en sus secuencias de unión de factor sigma 54, de factor IHF y de la proteína reguladora. Esto sugiere mecanismos paralelos de regulación en los tres casos. El resorcinol, inductor de la ruta, tiene que ser metabolizado hasta HHQ para que este compuesto pueda activar al regulador RedR2. Esta reacción, que depende del complejo resorcinol hidroxilasa (RhLS), está garantizada en cualquier circunstancia por la expresión constitutiva de los genes rhLS desde un segundo promotor constitutivo. Existe un nivel adicional de regulación que implica al producto de btdhS de A. anaerobius, cuya presencia reprime de forma directa o indirecta la actividad de los tres promotores que controlan la expresión de los genes de la ruta en ausencia de efector. Dada la localización celular de BtdhS, anclada en la membrana, y su homología con proteínas con actividad oxido-reductasa, es probable que su efecto dependa del transporte de electrones en la membrana. Los genes para la degradación 3,5-DHB en T. aromatica AR-1 se organizan en varios operones y su transcripción es dependiente de la presencia de sustrato. La estructura de la región promotora de los tres operones principales de la ruta está muy conservada, y se ha detectado la presencia de posibles sitios de unión para reguladores de la familia LysR. Esto sugiere que el producto de orf25, con homología con Reguladores Transcripcionales de Tipo LysR, sea el regulador de los genes para la degradación de 3,5-DHB en T. aromatica AR-1. El paralelismo entre las rutas de degradación de resorcinol en A. anaerobius y 3,5-DHB en T. aromatica AR-1 se ve reflejada en la presencia de genes homólogos para las principales enzimas de la ruta en ambos organismos, presentando una identidad media del 61,5%. Sin embargo, la organización genética de las respectivas regiones cromosómicas no está conservada en los dos organismos.