Glycogen metabolism in "Escherichia coli"
- Autores: Gustavo Gabriel Eydallin
- Directores de la Tesis: Javier Pozueta Romero (dir. tes.), Francisco José Muñoz (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Pública de Navarra ( España ) en 2009
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Francisco Javier Florencio Bellido (presid.), Cristina Solano Goñi (secret.), Iñigo Lasa Uzcudun (voc.), Diego de Mendoza (voc.), Mariam Sahrawy Barragán (voc.)
- Materias:
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- Resumen
El glucógeno es un homopolisacárido ramificado formado por residuos de glucosa. En Escherichia coli, este homopolímero se acumula cuando existe un exceso de fuente de carbono y una deficiencia de otros elementos.
Tradicionalmente, se ha aceptado que la ADPG pirofosforilasa (GlgC) es el único enzima implicado en la producción del ADPglucosa (ADPG) necesario para la biosíntesis del glucógeno. Evidencias genéticas que demuestran que GlgC es esencial en la producción del glucógeno provienen de la cepa AC70R1-504. Esta bacteria carece de una proteína GlgC activa y aparentemente no posee glucógeno cuando éste es analizado por tinción con vapores de iodo. Sin embargo, en nuestro grupo de investigación se han acumulado evidencias sobre la existencia de otras fuentes de ADPG ligadas a la producción de glucógeno. Debido a la aparente contradicción entre estos últimos hallazgos y los resultados obtenidos con la bacteria AC70R1-504 por otros grupos de investigación decidimos llevar a cabo una caracterización bioquímica y molecular de esta mutante.
Los resultados presentados en el capítulo 1 demuestran que la cepa AC70R1-504 produce una proteína GlgC truncada que no posee actividad enzimática. Además, AC70R1-504 posee ADPG que da lugar a la acumulación de niveles detectables de glucógeno.
El capítulo 2 presenta los resultados que han permitido profundizar en el conocimiento sobre la conexión existente entre el metabolismo del glucógeno y otros procesos celulares. Tales resultados se obtuvieron tras realizar un cribado para detectar qué genes de E. coli afectan el contenido total de glucógeno. Para ello, hemos utilizado la colección Keio, la cual comprende los mutantes por deleción de todos los genes no esenciales de E. coli. A partir de este estudio se detectaron 65 clones que poseen un contenido de glucógeno diferente al de la cepa salvaje. Los genes identificados codifican para proteínas implicadas en procesos celulares tales como la producción de energía, composición e integridad de la envuelta bacteriana, transcripción, traducción, replicación y recombinación, transporte de iones y biomoléculas y el metabolismo de carbohidratos, aminoácidos y nucleótidos. Los datos en su conjunto indican que en E. coli el metabolismo del glucógeno está altamente interconectado con una amplia variedad de procesos celulares, los cuales hasta el momento pertenecían a áreas de conocimiento aparentemente no relacionadas.
Los resultados obtenidos en el capítulo 2 sugerían que la concentración extracelular de Mg2+ es un factor determinante tanto de la energía celular como de la acumulación del glucógeno en E. coli. Como se detalla en el capítulo 3, un nuevo análisis de los mutantes de la colección Keio crecidos en condiciones no limitantes de Mg2+ permitió identificar 183 mutantes con niveles alterados de glucógeno. A partir de este estudio se pudo concluir que los principales determinantes del contenido de glucógeno son la respuesta estricta, la respuesta general al estrés, el metabolismo de recambio de ARNt, los niveles intracelulares de AMP y Mg2+, los sistemas de detección extracelulares de fuentes de carbono, el transporte y metabolismo de aminoácidos, hierro, carbono y azufre, el estado redox y sistemas poco definidos que detectan el estado energético de la célula. Finalmente, a partir de la información adquirida se propone un modelo integral del metabolismo del glucógeno.
El capítulo 4 presenta los resultados obtenidos al realizar un nuevo cribado analizando el contenido de glucógeno con la biblioteca de expresión ASKA, la cual está constituida por clones que expresan cada uno de los ORFs predichos de E. coli. En este estudio se detectaron 81 clones que poseen alterado su contenido de glucógeno respecto a la cepa salvaje. Parte de los genes identificados codifican para proteínas que están implicadas en procesos celulares que afectan el transporte y metabolismo del carbono, la producción de biofilms, el estado energético, el estado redox, la respuesta estricta y la respuesta general al estrés. Además, los resultados presentados en este capítulo proveen información adicional sobre el posible rol de proteínas con función desconocida.
