Caracterización de la agrupación de genes de biosíntesis de arginina y su relación con la producción de ácido clavulánico en "Streptomyces clavuligerus"

Abstract

El ácido clavulánico es un potente inhibidor de beta-lactamasas que se produce industrialmente por Streptomyces calvuligerus. Se sintetiza a partir de gliceraldehído 3 fosfato y arginina, aminoácido que resulta limitante para la producción. Por tanto, el conocimiento de la ruta de biosíntesis de arginina, su regulación y los flujos metabólicos en diferentes condiciones de cultivo, así como su relación con la producción de ácido clavulánico, son de gran importancia para entender los mecanismos de producción de ácido clavulánico y para el diseño racional de estrategias que permitan la superproducción de dicho compuesto. En el presente trabajo se ha clonado y secuenciado un fragmento de 2115 nucleótidos del genoma de S. clavuligerus en el que se han localizado los genes de biosíntesis de arginina argJ y argB. Estos genes forman parte de la agrupación de genes de biosíntesis de arginina argCJBDRGH y se expresan en un transcrito policistrónico argCJBDR. Debido a la elevada similitud entre los genes argJ y el marco de lectura abierto orf6, localizado en la agrupación de genes de biosíntesis de ácido clavulánico y cuya función es desconocida, se estudió la función de ambos genes, demostrándose que se comportaban como Ornitina Acetil Transferasas monofuncionales, capaces de complementar mutantes de E. coli argE. Estudios más detallados utilizando ambas proteínas purificadas de forma heteróloga desde E. coli mostraron que se autoprocesan en una treonina situada en la posición 179 de ArgJ y 181 de ORF6, generando una subunidad alfa de 19 kDa, correspondiente a la región aminoterminal y una subnidad beta de 22 kDa, correspondiente a la región carboxilo terminal de las proteínas, siendo la forma funcional de las proteínas el heterotetrámero (alfa2beta2). Los estudios ezimáticos realizados mostraron que ambas proteínas presentan un mecanismo de reacción de tipo ping-pong BiBi con unos valores de las co