Indução da expressão in vivo e caracterização cinética da fosfatase ácida de Enterobacter sp. isolada de raízes de orquidáceas

Abstract

A capacidade de bactérias endofíticas em solubilizar fosfato inorgânico é alvo de grande interesse por parte dos microbiologistas, uma vez que as fosfatases são responsáveis por hidrolisar compostos orgânicos produzindo fósforo solúvel. Dessa forma, a fosfatase ácida ligada à membrana (MBAP) foi obtida a partir de Enterobacter sp. isolada de raízes de Cattleya walkeriana (Orchidaceae) e identificada pelo seqüenciamento do gene 16S rRNA. A expressão da enzima mostrou-se estritamente regulada pelo fósforo (expressão ideal em 7 mm). O pH ótimo aparente (3,5) não foi afetado pela concentração de p-nitrofenilfosfato. Em pH 3,5, a enzima é uma fosfomonidrolase inespecífica capaz de hidrolisar os substratos PNPP (61,2 U/mg), ATP (19,7 U/mg), e o pirofosfato (29,7 U/mg), com K0.5 de 0,06 mM, 0,11 mM e 0,08 mM, respectivamente. A enzima exibi cinética Michaelina para o pNPP (n=1,2). Para o ATP e o pirofosfato interações sítio-sítio foram observadas com n=1,6 e 2,3, respectivamente. Os íons de magnésio foram potentes estimuladores (K0.5=2,2 mM), enquanto o arsenato e o fosfato foram potentes inibidores competitivos. A atividade PNPPase foi inibida pelo EDTA, mas não pelo cálcio, levamisol, zinco, cobalto e phidroximercuribenzoato. A entalpia de inativação térmica foi da ordem de 77,5 kcal.mol- 1. Os resultados sugerem que a produção da fosfatase ácida ligada à membrana representa um mecanismo de solubilização do fosfato mineral aumentando a disponibilidade de nutrientes para as plantas

The ability of endophytic bacteria in solubilizing inorganic phosphate is of great interest by microbiologists since phosphatases are responsible for catalyzing the hydrolysis of organic compounds producing soluble phosphorus. Thus, the membranebound acid phosphatase (MBAP) was obtained from Enterobacter sp. isolated from Cattleya walkeriana (Orchidaceae) roots and identified by the 16S rRNA gene sequencing analysis. The enzyme expression was demonstrated to be strictly regulated by phosphorus (optimal expression at 7 mM). The enzyme was obtained by centrifugation at 100.000g for 1 h at 4ºC. The apparent optimal pH (3.5) was not affect by p-Nitrophenyl phosphate concentration. At pH 3.5, the enzyme showed a broad substrate specificity hydrolyzing different substrates such as PNPP (61.2 U/mg), ATP (19.7 U/mg), and pyrophosphate (29.7 U/mg), with K0.5 values of 0.06 mM, 0.11 mM and 0.08 mM, respectively. The hydrolysis of PNPP by the enzyme exhibited Michaelian kinetics with n= 1.2. For ATP and pyrophosphate site-site interactions were observed with n= 1.6 and 2.3, respectively. Although magnesium ions were stimulatory (K0.5= 2.2 mM), arsenate and phosphate were a powerful competitive inhibitor. The PNPPase activity was inhibited EDTA but not by calcium, levamisole, zinc, cobalt and phydroxymercurybenzoate. The ΔH for thermal inactivation was 77.5 kcal.mol-1. Our results suggest that the production of a membrane-bound acid phosphatase might be one mechanism of mineral phosphate solubilization turn it´s nutrients availability to plants