Mecanismo molecular de control por fosfato de los genes PHOA, PHOC y PHOD que codifican fosfatasas en Streptomyces coelicolor. ¿Es un mecanismo común para el control del metabolismo secundario?

Resumen

Desde hace muchos años se sabe que la limitación por fosfato causa un aumento y un adelanto de la producción de antibióticos en cepas de estreptomicetos. Sin embargo solo el desarrollo en las técnicas de la biología molecular ha hecho posible un estudio más detallado de sus mecanismos. Los primeros bacterias en los que se ha estudiado el control por fosfato han sido E. coli y B. subtilis y se han definido regulones PHO activados por un sistema de dos componentes via una secuencia consenso llamada caja PHO. Con anterioridad a este trabajo este sistema de dos componentes ha sido identificado en S. coelicolor por nuestro grupo, y también se hicieron estudios de la fosfatasa alcalina PhoA en S. griseus concluyendo que está, como era esperado, controlado por fosfato. La elucidación de los mecanismos exactos del control por fosfato en S. coelicolor, como organismo modelo para el genero Streptomyces, es de gran interés por la posibilidad de manipular y aumentar con este conocimiento la producción de antibióticos en Estreptomicetos. El presente trabajo tiene el objetivo de participar en la investigación del regulon PHO de S. coelicolor, enfocandola en las fosfatasas alcalinas, como miembros tipicos del regulon PHO en otras bacterias. Conclusiones: 1 PhoA es una fosfatasa alcalina / fosfodiesterasa del mismo tipo que PhoA de S. griseus IMRU3570 y PhoD de B. subtilis, ubicua en las especies de Streptomyces, que en S. coelicolor está claramente activada por unión de PhoP a dos DRus en su promotor, en condiciones de escasez de fosfato. 2 PhoC es una fosfatasa alcalina / fosfodiesterasa muy similar y que pertenece al mismo grupo que PhoA. El gen phoC parece originarse en una duplicación relativamente reciente del gen phoA, ya que sólo se encuentra en especies próximas a S. coelicolor. Éste gen no está controlado por PhoP, pero sí activado en escasez de fosfato, aunque su expresión es muy baja. 3 PhoD es una fosfolipasa D, perteneciente a un nuevo grupo de fosfolipasas muy conservadas en Streptomyces y definido por la fosfolipasa D de S. chromofuscus. Su expresión está activada por la unión de PhoP a las diferentes DRus en su promotor, bajo escasez de fosfato; la distribución de las DRus en su promotor sugiere un mecanismo de regulación más complejo, superponiéndose las DRus menos conservadas con las cajas -10 y -35. El perfil de expresión indica, como el del promotor de phoC, la implicación de más factores de regulación. 4 Se han detectado cajas PHO en 21 promotores de S. coelicolor, incrementando el número total, hasta el momento, a 25 promotores controlados por PhoP. Esto, probablemente, sea sólo una parte del regulón PHO, por lo que este regulon tiene un mayor tamaño que el descrito para E. coli y B. subtilis. 5 Los sitios de unión de PhoP encontrados mediante ensayos de protección están compuestos por repeticiones directas de 11 pb con un mínimo necesario de dos o tres DRus formando el nucleo de la unión. 6 La mayoría de los sitios de unión de PhoP están compuestos de un nucleo de unión y una o más DRus adicionales que se unen a partir de este nucleo cuando la concentración de PhoP aumenta. 7 La secuencia consenso de los repeticiones directas que forman los centros de unión de PhoP es G(G/T)TCAYYYR(G/C)G, donde Y es una pirimidina y R una purina. 8 Entre los genes regulados por PhoP se encuentran no sólo genes del metabolismo de fosfato, sino también genes del metabolismo de carbono y nitrógeno, además de varios reguladores de transcripción. 9 La expresión del operon tatAC está activada en escasez de fosfato por un factor que depende de PhoP, pero no por el propio PhoP directamente.