Predicción de la Función de los Genes dhaA y dhaS en una Cepa Nativa de Clostridium sp.

Abstract

Los genes dhaS y dhaA de la cepa nativa colombiana Clostridium sp. IBUN 13A, relacionada taxonómicamente con Clostridium butyricum, codifican las proteínas del sistema de dos componentes al cual se atribuye la regulación transcripcional del operón 1,3-Propanodiol (1,3-PD). En este estudio se diseñó una estrategia de amplificación, secuenciación y caracterización bioinformática de la región corriente arriba del operón 1,3-PD, en la cual se encontraron dos genes de 1318 pb (dhaS) y 1056 pb (dhaA) organizados en un operón, que codifican proteínas de 405 y 351 aminoácidos, respectivamente. Las proteínas predichas presentan dominios homólogos a diferentes sistemas de transducción de señales, organizados en forma modular. Estos hallazgos aportan evidencia que permite postular un mecanismo de regulación del sistema DhaS/A sobre el promotor del operón 1,3-PD, como respuesta a la presencia de glicerol en el medio. Sin embargo la identificación de un tercer gen que codifica para una proteína reguladora homóloga a las proteínas DhaS y DhaA, supone que la regulación sobre el operón 1,3-PD no depende exclusivamente del sistema de dos componentes DhaS/DhaA. Posteriores estudios experimentales permitirán elucidar este mecanismo de regulación y proporcionarán herramientas para desarrollar estrategias de manipulación genética en el metabolismo anaeróbico del glicerol con el fin de mejorar los procesos fermentativos en la producción de 1,3-PD con las cepas nativas. / Abstrac. Genes dhaS and dhaA from the native Colombian Clostridium sp. IBUN 13A strain, closely related to the Clostridium butyricum species, encode the two-component signal transduction proteins which are presumed involved in transcriptional regulation of 1,3-Propanediol operon (1,3-PD). The current study thus developed a methodological strategy in order to amplify, sequencing and bioinformatically characterising the DNA region located upstream of the 1,3-PD operon. Two genes of 1318bp (dhaS) and 1056bp (dhaA) organized in an operon were found, these genes encode, respectively, proteins of 405 and 351 amino acids. The deduced proteins show domains homologues to different signal transduction systems, organized in modular architecture. These results led to postulating a DhaS/A system regulation mechanism on the native strain’s 1,3-PD operon promoter, as a response to the presence of glycerol at the culture medium. However the identification of another gen which encodes an homologue protein to the DhaS and DhaA proteins, suggest that 1,3-PD operon regulation it is not depending only on DhaS/A two-component system. Further experimental studies will allow elucidating this regulation mechanism and will provide tools to develop genetic manipulation strategies for the anaerobic metabolism of glycerol so that it will improve fermentative processes for the 1,3-PD by native strains.