Tesis Doctorado
Estudio y caracterización de posibles determinantes de tolerancia a cobre en Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 53993 mediante análisis de los cambios generados en el proteoma y metaboloma en respuesta al metal
Study and characterization of possible copper tolerance determinants in Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC 53993 through of analysis of changes in the proteome and metabolome profile in metal response
Autor
Oetiker Mancilla, Nia Carolina
Institución
Resumen
Acidithiobacillus ferrooxidans es la bacteria presente en depósitos de drenajes ácido-mineros más estudiada, ya que juega un papel importante en los procesos de biolixiviación de cobre. Este metal redox en estado libre en la célula es extremadamente tóxico. Por esta razón, los organismos cuentan con sistemas para soportar un aumento en su concentración. A. ferrooxidans es un importante modelo de estudio ya que tolera altos niveles de Cu. Hemos descrito previamente que A. ferrooxidans ATCC 53993 sobrevive a 100 mM de Cu posiblemente por la presencia de una isla genómica (I.G.) que le confiere una mayor dosis génica de los principales determinantes de tolerancia al metal. Sin embargo, no se ha analizado la respuesta de esta cepa a concentraciones más extremas de Cu. En esta tesis, se identificaron 67 proteínas mediante análisis proteómico que cambiaron sus niveles en células sometidas a condiciones extremas del metal. La mayor parte de estas proteínas forman parte del sistema CusCBA de expulsión de Cu y sus chaperonas, algunas de ellas codificadas en su I.G. exclusiva. A pesar de que se observó una disminución general de varias proteínas relacionadas con el metabolismo, incluyendo algunas que participan en las rutas del metabolismo de carbono y la oxidación de Fe(II), los resultados sugieren la importancia de generar poder reductor en estas condiciones. Adicionalmente, mediante análisis metabolómico se determinó la disminución de la mayoría de los aminoácidos en presencia de Cu, posiblemente porque sus principales rutas de síntesis están disminuidas. Finalmente, en presencia del metal tóxico se observó el aumento de las proteínas MdoG (relacionada con la generación de poliglicanos periplasmáticos) y la polimerasa de antígeno O, y la disminución de las porinas OprB, Omp40 y OmpA. Estos resultados sugieren que la membrana externa y el espacio periplasmático contribuirían en gran medida a la alta tolerancia de A. ferrooxidans ATCC 53993 al cobre. Acidithiobacillus ferrooxidans is the most studied bacterium in deposits of acid-mining drains, since it plays an important role in copper bioleaching processes. This redox metal free in the cell is extremely toxic. For this reason, organisms have systems to support an increase in its concentration. A. ferrooxidans is an important study model since it tolerates high of copper. We have previously described that A. ferrooxidans ATCC 53993 survives 100 mM Cu possibly due to the presence of a genomic island (GI) that confers it a higher gene dose of the main determinants of metal tolerance. However, the response of this strain to more extreme Cu concentrations has not been yet analyzed. In this thesis, 67 proteins were identified by proteomic analysis that changed their levels in cells subjected to an extreme Cu concentration. Most of these proteins were part of the CusCBA system of Cu efflux and chaperones, some of them encoded in its exclusive GI. Although a general decrease in several proteins related to metabolism was observed, including some that participate in carbon metabolism routes and the oxidation of Fe (II), the results suggest the importance of generating reducing power under these conditions. Additionally, by using metabolomic analysis, the decrease of most aminoacids was seen in the presence of Cu in the growth medium, possibly because their main synthetic routes were diminished. Finally, an increase of MdoG proteins (related to the generation of periplasmic polyglycans) and the antigen O polymerase, and the decrease of the OprB, Omp40 and OmpA porins was seen in cells subjected to Cu. These results suggest that the outer membrane and the periplasmic space greatly contribute to the high tolerance of A. ferrooxidans ATCC 53993 to copper. PFCHA-Becas PFCHA-Becas