Analysis of the Caulobacter crescentus Zur regulon reveals novel insights in zinc acquisition by TonB-dependent outer membrane proteins

• Processo: 14/19017-3
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Vigência: 01 de novembro de 2014 - 30 de abril de 2015
• Área do conhecimento: Ciências Biológicas - Bioquímica - Biologia Molecular
• Pesquisador responsável: Ricardo Ruiz Mazzon
• Beneficiário: Ricardo Ruiz Mazzon
• Instituição Sede: Instituto de Ciências Biomédicas (ICB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Caulobacter crescentus
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Caulobacter crescentus | TonB-dependent receptor | zinc homeostasis | Zur regulon | Genômica e Genômica funcional

Resumo

A concentração intracelular de zinco deve ser mantida dentro de limites estritos devido à sua toxicidade quando em alta concentração e, isto é alcançado graças a um balanço finamente regulado entre influxo e efluxo. Muitas bactérias usam a proteína Zur (Zinc Uptake Regulator)para mediar a homeostase de zinco, entretanto, pouco se sabe a respeito do transporte deste metal através da membrana externa. Neste trabalho nós determinamos o regulon da proteína Zur em Caulobacter crescentus por meio de análises transcricionais globais e varreduras in silico. Dentre os genes reprimidos por Zur em resposta a disponibilidade de zinco estão genes codificantes para sistemas de captação de alta afinidade do tipo ABC (znuGHI), três receptores dependentes de TonB (znuK, znuL e znuM) e um novo transportador de uma família ainda não caracterizada (zrpW). Zur também está envolvido na ativação de sistemas de efluxo do tipo RND e ATPase do tipo P, como evidenciado por ensaios de Beta-galactosidase e mutagênese sítio-dirigida. Muitos dos genes do regulon Fur mostraram-se menos expressos no mutante Zur, sugerindo uma possível interligação entre as redes regulatórias de Zur e Fur. Interessantemente, uma análise fenotípica dos mutantes de znuK e znuL mostrou que estes genes são essenciais para o crescimento em carência de zinco, sugerindo que esta bactéria use estes receptores de membrana externa dependentes de TonB como elementos chave de sistemas de captação de zinco. A caracterização do regulon Zur em C. crescentus, mostrou que este regulador coordena não apenas o inluxo, mas também a extrusão de zinco. A captação de zinco neste organismo em condições de carência de zinco é fortemente subordinada a receptores dependentes de TonB e a extrusão quando em excesso deste metal é mediada por sistemas de transporte do tipo RND e ATPase do tipo P. A ausência de Zur causa um distúrbio no equilíbrio dinâmico da concentração intracelular de zinco, o qual por sua vez, interfere em outras redes regulatórias como vista pelo regulon Fur. (AU)