Caracterização de enzimas glutamina sintetase mutantes de herbaspirillum seropedicae

Abstract

Introdução: Herbaspirillum seropedicae é uma bactéria capaz de colonizar os tecidos internos das plantas, sem causar dano ao hospedeiro e promover o crescimento vegetal. Esses fatores fazem com que H. seropedicae tenha grande potencial para ser utilizada como um biofertilizante, uma alternativa eficiente e menos danosa do que fertilizantes nitrogenados. A fonte preferencial de nitrogênio em bactérias é o amônio, uma das vias de assimilação dessa molécula é a Glutamina Sintetase (GS). Nesta via, o glutamato é aminado à glutamina, que transfere seu grupo amida para o 2-OG para formar duas moléculas de glutamato. A regulação da velocidade fluxo metabólico através dessa via depende da regulação da atividade de GS, fornecendo uma maneira de manter os níveis intracelulares de glutamina constantes para atender as necessidades metabólicas da célula. O mecanismo de regulação da enzima GS de H. seropedicae ainda não foram completamente descritos. Aqui, nós construímos variantes da enzima GS de H. seropedicae contendo as mutações pontuais H250R, L293R, P349L e G54C e caracterizamos suas atividades in vitro. Construímos também uma estirpe da bactéria H. seropedicae que expressa a enzima GS contendo a mutação G130S para contribuir com o melhor entendimento dos mecanismos regulatórios da enzima GS de H. seropedicae

Abstract: Herbaspirillum seropedicae is a bacterium capable of colonizing internal plant tissues without harming the host and promoting plant growth. These factors make H. seropedicae have great potential to be used as a biofertilizer, an efficient and less harmful alternative to nitrogen fertilizers. The preferred source of nitrogen in bacteria is ammonium, and one of the pathways of assimilation of this molecule is Glutamine Synthetase (GS). In this pathway, glutamate is aminated to glutamine, which transfers its amide group to 2-OG to form two glutamate molecules. The regulation of the rate of metabolic flux through this pathway depends on the regulation of GS activity, providing a way to keep intracellular glutamine levels constant to meet the metabolic needs of the cell. The mechanism of regulation of the GS enzyme of H. seropedicae have not yet been fully described. Here, we constructed variants of the GS enzyme of H. seropedicae containing the point mutations H250R, L293R, P349L, and G54C and characterized their activities in vitro. We also constructed a strain of H. seropedicae bacteria expressing the GS enzyme containing the G130S mutation to contribute to a better understanding of the regulatory mechanisms of the GS enzyme of H. seropedicae