Directed evolution of penicillin V acylase from 'Streptomyces lavendulae' and aculeacin A acylase from 'Actinoplanes utahensis'

摘要

Actualmente la secuenciación y el consecuente depósito en bases de datos públicas de genomas bacterianos han incrementado de manera exponencial y constituye una herramienta inevitable en la investigación básica y aplicada. Sin embargo, la elucidación de la información encriptada en sus secuencias codificantes aunado a las particularidades de cada microorganismo, constituyen las barreras a ser superadas por parte de los investigadores, para lo cual estudios bioinformáticos integrados con evidencias experimentales son ineludibles de abordar en el laboratorio. En particular, es menester reconocer la versatilidad que ostentan las bacterias Gram-positivas y sus implicaciones que trascienden los entornos naturales y se inmiscuyen cada vez más en procesos biotecnológicos. Por tal motivo, en el presente estudio se secuenciaron los genomas de las cepas bacterianas Streptomyces lavendulae ATCC 13664 y Actinoplanes utahensis NRRL 12052, gracias a lo cual se logró determinar múltiples características de dichos microorganismos. En este sentido, el presente estudio logró determinar con base en la secuencia del 16S rRNA, al igual que con fundamento en una comparación de todo el genoma frente a una base de datos local de genomas, que la cepa de S. lavendulae se encuentra mal asignada y por lo tanto debería ser reasignada como una nueva especie, dado que fue detectada filogenéticamente cerca a otras especies de S. lavendulae, y en contraste dicha cepa se localiza aún más cerca de otras especies de S. griseus. Igualmente, dentro del genoma de A. utahensis resalta la detección de una acil-homoserin lactona acilasa (AuAHLA) putativa, la cual es documentada por primera vez en este estudio. Los análisis bioinformáticos desarrollados destacaron que dicha enzima presenta características similares a la aculeacin A acilasa (AuAAC) de A. utahensis y a la penicilina V acilasa (SlPVA) de S. lavendulae. Igualmente, cabe mencionar que no fue detectada la equinocandina B (ECB) deacilasa transmembrana dentro del genoma de A. utahensis, la cual se había descrito previamente por otros autores y que solo difiere ligeramente en su secuencia con respecto a AuAAC (aunque no se ha depositado la secuencia completa de la ECB deacilasa, si se ha informado sobre fragmentos del amino-terminal de cada subunidad), lo cual permite proponer que la ECB deacilasa debe ser reasignada. Asimismo, es de resaltar que en los dos microorganismos secuenciados fueron detectados clúster relacionados con la biosíntesis de NRPS (de su sigla en inglés non-ribosomal peptide-synthase) y PKS (de su sigla en inglés polyketide synthase). Específicamente, tanto AuAAC como AuAHLA fueron localizadas dentro de clústeres relacionados con la biosíntesis de sideróforos (i.e. gobichelina y laspartomicina, respectivamente según la predicción realizada), moléculas que son empleadas por las bacterias como compuestos quelantes del hierro, y que los seres humanos aprovechan gracias a su actividad biológica. En contraste, a pesar de que la plataforma empleada no predijo ningún clúster que contenga SlPVA, estudios adicionales permitieron que el presente estudio no descarte que SlPVA esté implicada en la biosíntesis de algún sideróforo, tal y como fue el caso de las acilasas de A. utahensis...