Modulação dos genes da nitrilase e do retrotransposon em cana-de-açúcar submetida a déficit hídrico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

A Nitrilase-Like Protein Interacts with GCC Box DNA-Binding Proteins Involved in Ethylene and Defense Responses1

Ethylene-responsive element-binding proteins (EREBPs) of tobacco (Nicotiana tabacum L.) bind to the GCC box of many pathogenesis-related (PR) gene promoters, including osmotin (PR-5). The two GCC boxes on the osmotin promoter are known to be required, but not sufficient, for maximal ethylene responsiveness. EREBPs participate in the signal transduction pathway leading from exogenous ethylene application and pathogen infection to PR gene induction. In this study EREBP3 was used as bait in a yeast two-hybrid interaction trap with a tobacco cDNA library as prey to isolate signal transduction pathway intermediates that interact with EREBPs. One of the strongest interactors was found to encode a nitrilase-like protein (NLP). Nitrilase is an enzyme involved in auxin biosynthesis. NLP interacted with other EREBP family members, namely tobacco EREBP2 and tomato (Lycopersicon esculentum L.) Pti4/5/6. The EREBP2-EREBP3 interaction with NLP required part of the DNA-binding domain. The specificity of interaction was further confirmed by protein-binding studies in solution. We propose that the EREBP-NLP interaction serves to regulate PR gene expression by sequestration of EREBPs in the cytoplasm.

Transcriptional regulation of the Rhodococcus rhodochrous J1 nitA gene encoding a nitrilase.

The 1.4-kb downstream region from a nitrilase gene (nitA) of an actinomycete Rhodococcus rhodochrous J1, which is industrially in use, was found to be required for the isovaleronitrile-dependent induction of nitrilase synthesis in experiments using a Rhodococcus-Escherichia coli shuttle vector pK4 in a Rhodococcus strain. Sequence analysis of the 1.4-kb region revealed the existence of an open reading frame (nitR) of 957 bp, which would encode a protein with a molecular mass of 35,100. Deletion of the central and 3'-terminal portion of nitR resulted in the complete loss of nitrilase activity, demonstrating that nitR codes for a transcriptional positive regulator in nitA expression. The deduced amino acid sequence of nitR showed similarity to a positive regulator family including XylS from Pseudomonas putida and AraC from E. coli. By Northern blot analysis, the 1.4-kb transcripts for nitA were detected in R. rhodochrous J1 cells cultured in the presence of isovaleronitrile, but not those cultured in the absence of isovaleronitrile. The transcriptional start site for nitA was mapped to a C residue located 26 bp upstream of its translational start site. Deletion analysis to define the nitA promoter region suggested the possible participation of an inverted repeat sequence, centered on base pair -52, in induction of nitA transcription.

A nitrile-metabolising enzyme and a process for producing an acid using same

The present invention relates to an isolated nucleotide sequence and corresponding polypeptide derived from the nitrile-metabolising Pantoea strain deposited under NCIMB 41854. Said isolated polypeptide acts as a nitrilase and the invention extends to a process for producing a carboxylic acid using said isolated polypeptide to metabolise nitriles such as 3-hydroxyglutaronitrile, 3-hydroxybutyronitrile and 3- hydroxy-phenylpropionitrile to form corresponding carboxylic acids.

A high-throughput screening assay for distinguishing nitrile hydratases from nitrilases

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Fungos endofíticos: prospecção de atividade biocatalítica e aplicação biotecnológica

Pós-graduação em Biotecnologia - IQ

Occurrence and formation of indole-3-acetamide in Arabidopsis thaliana

An HPLC/GC–MS/MS technique (high-pressure liquid chromatography in combination with gas chromatography–tandem mass spectrometry) has been worked out to analyze indole-3-acetamide (IAM) with very high sensitivity, using isotopically labelled IAM as an internal standard. Using this technique, the occurrence of IAM in sterile-grown Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. was demonstrated unequivocally. In comparison, plants grown under non-sterile conditions in soil in a greenhouse showed approximately 50% higher average levels of IAM, but the differences were not statistically significant. Thus, microbial contributions to the IAM extracted from the tissue are likely to be minor. Levels of IAM in sterile-grown seedlings were highest in imbibed seeds and then sharply declined during the first 24 h of germination and further during early seedling development to remain below 20–30 pmol g–1 fresh weight throughout the rosette stage. The decline in indole-3-aetic acid (IAA) levels during germination was paralleled by a similar decline in IAM levels. Recombinant nitrilase isoforms 1, 2 and 3, known to synthesize IAA from indole-3-acetonitrile, were shown to produce significant amounts of IAM in vitro as a second end product of the reaction besides IAA. NIT2 was earlier shown to be highly expressed in developing and in mature A. thaliana embryos, and NIT3 is the dominantly active gene in the hypocotyl and the cotyledons of young, germinating seedlings. Collectively, these data suggest that the elevated levels of IAM in seeds and germinating seedlings result from nitrilase action on indole-3-acetonitrile, a metabolite produced in the plants presumably from glucobrassicin turnover.

Degradación bacteriana de cianuro y compuestos nitrogenados tóxicos

La ruta de asimilación de cianuro en P. pseudoalcaligenes CECT5344 transcurre a través de un nitrilo formado por la reacción química del cianuro con el oxalacetato, siendo este último acumulado como consecuencia de la acción conjunta de una malato:quinona oxidoreductasa (MQO) y la oxidasa terminal resistente a cianuro (CioAB) (Luque-Almagro et al., 2011b). Los nitrilos pueden ser convertidos en amonio por la acción de una nitrilasa o un sistema nitrilo hidratasa/amidasa. Con el objetivo de elucidar la ruta de asimilación de cianuro en P. pseudoalcalígenes CECT5344, se ha analizado el proteoma de este microorganismo en condiciones cianotróficas frente a nitrato como fuente de nitrógeno como control. En este estudio se identificaron proteínas relacionadas con la ruta de asimilación de cianuro en la estirpe CECT5344, que aparecían inducidas por cianuro, como NitB y NitG, cuyos genes se encuentran localizados en la agrupación génica nit1C. Además de NitB y NitG, de función desconocida, la agrupación génica nit1C codifica un regulador transcripcional del tipo Fis dependiente de σ54 (NitA), una nitrilasa (NitC), una proteína que pertenece a la superfamilia S-adenosilmetionina (NitD), un miembro de la superfamilia N-aciltransferasa (NitE), un polipéptido de la familia AIRS/GARS (NitF) y una oxidorreductasa dependiente de NADH (NitH). Un análisis transcripcional mediante RT-PCR determinó que los genes nitBCDEFGH se cotranscriben, mientras que el gen regulador nitA se transcribe de forma divergente. Además, resultados obtenidos por RT-PCR confirman que la expresión de los genes nitBCDEFGH está inducida por cianuro y reprimida por amonio. La relación entre el cianuro y el grupo de genes nit1C queda patente por el fenotipo de los mutantes deficientes nitA, nitB y nitC, incapaces de usar complejos cianuro-metálicos o 2-hidroxinitrilos como única fuente de nitrógeno. Todos estos datos indican que la nitrilasa NitC, junto con la proteína NitB, utilizan de forma específica determinados nitrilos alifáticos como sustrato, entre los que se encuentran el formado durante la asimilación de cianuro (Estepa et al., 2012). Además, entre las proteínas inducidas por cianuro se identificaron una dihidropicolinato sintasa (DapA), una fosfoserina transaminasa (SerC) y una proteína de función desconocida (Orf1), las tres codificadas por genes del operón cio, una cianasa (CynS), la proteína S6 de la subunidad ribosomal 30S (RpsF), una superóxido dismutasa (SodB), la ferritina (Dps), una oxidorreductasa (Fpr) y un factor de elongación P (EF-P). Una vez identificadas, estas proteínas se han analizado funcionalmente y se han localizado en el genoma de P. pseudoalcaligenes CECT5344 los genes correspondientes, así como los genes adyacentes. La inducción de estas proteínas en condiciones cianotróficas sugiere que el metabolismo del cianuro incluye, además de la resistencia y asimilación de este tóxico, otros procesos biológicos relacionados con el metabolismo del cianato y de algunos aminoácidos, el estrés oxidativo y la homeostasis de hierro, entre otros. Por otra parte, el conocimiento en profundidad y la interpretación de la secuencia génica de P. pseudoalcaligenes CECT5344, así como el análisis comparativo frente a organismos no cianotrofos ha permitido entender algunos de los mecanismos implicados en la resistencia y asimilación de cianuro, lo que permitiría conducir a la posterior mejora del proceso de biodegradación de cianuro. Además, el estudio del genoma de la estirpe CECT5344 permitirá explorar la capacidad de este organismo para ser utilizado en procesos de biorremediación de residuos cianurados en los que se encuentran metales y otros tóxicos (Luque-Almagro et al., 2013; Wibberg et al., 2014). En este trabajo se muestran y discuten los resultados de la secuenciación del genoma de P. pseudoalcaligenes, así como el estudio del análisis filogenético y evolutivo de la cepa, estableciéndose de esta manera relaciones con otras especies en base a los genomas secuenciados de las mismas, entre las que destaca P. mendocina ymp relacionada con P. pseudoalcaligenes CECT5344. El estudio de las características del genoma de P. pseudoalcaligenes CECT5344 ha sido completado con un análisis comparativo frente a los genomas de otras especies de Pseudomonas, encontrándose así semejanzas y diferencias en cuanto a la distribución génica funcional. Por último, se muestra un análisis del genoma de P. pseudoalcaligenes CECT5344 en relación con los genes implicados probablemente en los procesos de asimilación de cianuro y residuos cianurados, tales como los codificantes de nitrilasas y aquellos implicados en la resistencia a cianuro como los constituyentes del operón cio que codifican la oxidasa terminal insensible a cianuro. Finalmente, se discute la presencia de genes implicados posiblemente en otros procesos con una alto potencial biotecnológico, tales como la producción de bioplásticos y la biodegradación de diversos contaminantes.