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http://hdl.handle.net/11422/27875
| Type: | Dissertação |
| Title: | Uma nova proteína autotransportadora e sua influência no swarming e na produção de raminolipídeos em Burkholderia thailandensis |
| Author(s)/Inventor(s): | Sanjad, Pedro de Moura |
| Advisor: | Neves, Bianca Cruz |
| Abstract: | Burkholderia thailandensis é uma Gram-negativa não-infeciosa normalmente isolada de plantas e solos que tem sido utilizada como modelo para o estudo da produção de raminolipídeos, um biosurfactante associado à redução da tensão superficial na motilidade multicelular do tipo swarming. O estudo das vias biossintéticas dos ramnolipídios em Pseudomonas aeruginosa revelou a participação de uma proteína autotransportadora chamada EstA, que também afeta a motilidade por swarming e a formação de biofilmes. Em virtude da proximidade filogenética entre Pseudomonas e Burkholderia, nosso grupo se concentrou em B. thailandensis para investigar a presença de proteínas autotransportadoras e suas respectivas funções metabólicas, o que levou à identificação de um gene de uma possível autotransportadora semelhante a EstA (aqui denominado orfE264). Portanto, levantamos a hipótese de que a proteína codificada por orfE264 poderia desempenhar papéis semelhantes aos de EstA na produção de biossurfactantes em B. thailandensis. Usamos a cepa selvagem de B. thailandensis E264 (ATCC® 700388) e derivados com orfE264 nocauteado, com ou sem reinserção do gene via plasmídeo, para ensaios funcionais. A motilidade por swarming foi realizada em meio M9 com 0,5% de agarose, revelando uma motilidade diminuída da mutante comparada à cepa selvagem. A produção dos raminolipídeos também reduziu na ausência da funcionalidade de orfE264 quando detectada por HPLC, sugerindo fortemente que este gene está envolvido nesses fenótipos. A correlação direta entre a superfície de swarming e os níveis de produção de ramnolipídios sugere que OrfE264 desempenha um papel fundamental na biossíntese e/ou secreção dessa biomolécula. A complementação in trans da cepa orfE264- knockout levou a um aumento na produção de ramnolipídios e motilidade em swarming. Curiosamente, a complementação cruzada do mutante orfE264 com estA falhou em restaurar os fenótipos. Para determinar a localização subcelular de OrfE264, as vesículas de membrana (MVs) e a fração membranar de uma E. coli LMG 194 complementada com plasmídeo contendo o gene orfE264 recombinante foram isoladas e analisadas por ensaios enzimáticos de fluorescência, que medem a atividade esterásica, e proteômica por espectrometria de massa, respectivamente. Estes resultados mostraram que OrfE264 é uma proteína de membrana externa com um domínio de esterase ativo. A utilização de B. thailandensis para produção industrial de ramnolipídeos representa um grande interesse em biotecnologia, e um autotransportador do tipo EstA pode servir como um alvo adequado para engenharia metabólica, visando reduzir os custos de produção desse biossurfactante. |
| Abstract: | Burkholderia thailandensis (Bt) is a non-infectious species, commonly isolated from soil and water. It has been widely used as a surrogate model for studying many characteristics of its pathogenic counterparts within Burkholderia spp., which include the ability to produce rhamnolipids, and are directly involved in multicellular behavior. The study of rhamnolipids’ biosynthetic pathways in Pseudomonas aeruginosa revealed an autotransporter protein called EstA, which greatly influences the production of rhamnolipids, swarming motility, and the formation of adherent biofilms. Our group has since focused on Bt to investigate the presence of autotransporter proteins and their phenotypes, which led to the identification of an EstA-like autotransporter gene (herein designated orfE264). Therefore, we hypothesized that the protein encoded by orfE264 could play similar roles to those of EstA in Bt’s biosurfactant production and related phenotypes. We used the wild-type Bt E264 and its orfE264-defficient derivatives for functional assays. The swarming motility was performed in M9 medium supplemented with 0,5% agarose, revealing a significantly decreased swarming motility and rhamnolipid production when compared to the wild-type strain, strongly suggesting that this gene is involved in those phenotypes. The direct correlation between the swarming surface and the production levels of rhamnolipids suggests that OrfE264 plays a pivotal role in biosynthesis and/or secretion of this biomolecule. On the other hand, in trans complementation of the orfE264-knockout strain led to an increased production of rhamnolipids and swarming motility. Interestingly, cross-complementation of the orfE264-mutant with full-length estA failed to restore the phenotypes. To determine the subcellular localization of OrfE264, outer-membrane vesicles (OMVs) and the membrane fraction of an E. coli LMG 194 with a plasmid containing the recombinant orfE264 gene were isolated and analyzed by fluorescence enzymatic assays and mass spectrometry, respectively. These results showed that OrfE264 is an outer-membrane protein with an active esterase domain. The use of B. thailandensis for industrial production of rhamnolipids represents a great interest in biotechnology, and an EstA-like autotransporter might serve as a suitable target for metabolic engineering, aiming to reduce the production costs for this biosurfactant. |
| Keywords: | Biossurfactantes Burkholderia thailandensis Esterase Vesículas de membrana externa Deleção de genes |
| Subject CNPq: | CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA::BIOLOGIA MOLECULAR |
| Program: | Programa de Pós-Graduação em Bioquímica |
| Production unit: | Instituto de Química |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | 31-Jul-2023 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | por |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Citation: | SANJAD, Pedro de Moura. Uma nova proteína autotransportadora e sua influência no swarming e na produção de raminolipídeos em Burkholderia thailandensis. 2023. 75 f. Dissertação (Mestrado em Bioquímica) - Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2023. |
| Appears in Collections: | Bioquímica |
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