Clonación del operón "gyl" de "Streptomyces clavuligerus" y estudio de su efecto en la producción de ácido clavulánico

Resumen

En S. clavuligerus la agrupación de genes para la utilización de glicerol, gylR-glpF1K1D1 que codifican las proteínas requeridas para el transporte, metabolismo y regulación, presenta la misma organización que en S. coelicolor y S. avermitilis. El gen metH, corriente arriba, es común en diferentes especies de Streptomyces, mientras que la identidad de los genes corriente abajo no guarda sintenia entre los diferentes Streptomyces. Además, en S. clavuligerus, existe otra agrupación, glpF2-glpK2, que consiste en un segundo facilitador asociado a una segunda glicerol quinasa, y al menos existe otro gen, glpD2, que codifica una segunda deshidrogenasa. En S. coelicolor los promotores P1 y P2, corriente arriba de glpF1 son responsables de la activación por glicerol y la represión por glucosa de la agrupación glp. El alineamiento con la región intergénica gylR-glpF1 de S. clavuligerus muestra una perfecta conservación de las regiones -35 de P1 y -35 y -10 de P2. La expresión de los genes gylR, glpK1 y glpD1 está inducida por la presencia de glicerol. Además, y aunque la RT-PCR no es un método cuantitativo, parece que no existe efecto represor por la glucosa como ocurre en S. coelicolor. Esto puede deberse a la incapacidad de S. clavuligerus para utilizar este monosacárido. Estos experimentos de RT-PCR también indican que, existe transcripción acoplada de glpF1-glpK1, glpK1-glpD1 y glpD1-orf5, pudiendo también existir un único transcrito para todos los genes, y un monocistrón para gylR. El análisis del transformante S. clavuligerus [p1351-sKD], confirmó la existencia corriente arriba de glpK1 de una secuencia promotora y a partir de la cual se expresaría, al menos, dicho gen. El glicerol es favorable para la producción de ácido clavulánico, pero este precursor no es un factor limitante para su biosíntesis. El estudio de los transformantes S. clavuligerus [p1351-F], S.clavuligerus [p1351-KD] y S. clavuligerus [p1351-FKD], con mayor número de copia de los genes glp ha confirmado que la amplificación de glpF1 permite la entrada de mayor cantidad de glicerol aa la célula y que éste es destinado al crecimiento del microorganismo y no a la formación de ácido clavulánico. Sin embargo, la amplificación de glpK1 y glpD1 sí mejora la biosíntesis de ácido clavulánico, resultando ser estos genes los limitantes para su formación y para la utilización de glicerol. Este hecho se corrobora con que en mutantes de S. clavuligerus delecionados en glpK1 apenas existe consumo del glicerol y tienen reducida la producción de ácido clavulánico. El efecto positivo del incremento del número de copia de la agrupación glpF1K1D1 sobre la biosíntesis de ácido clavulánico también se observa en las cepas superproductoras S. clavuligerus deltarelA y S. clavuligerus gap15-7-30 en relación a sus controles correspondientes.