Regulación de la síntesis de glucógeno en bacterias: hacia un entendimiento de las bases moleculares de la catálisis y la regulación de la ADP-glucosa pirofosforilasa de organismos Gram-positivos

Abstract

La síntesis de glucógeno en bacterias se da mediante la vía GlgCA, cuyo paso limitante es catalizado por la ADP-glucosa pirofosforilasa. Con el paso del tiempo se ha avanzado en el estudio de las propiedades cinéticas y regulatorias de esta enzima pertenecientes a Gram-negativos; sin embargo, el estudio de la ADP Glc PPasa de bacterias Gram-positivas se encuentra relegado respecto a las anteriores. En este contexto, en el presente trabajo de Tesis se realizaron estudios que permitieron obtener información sobre la ocurrencia y regulación del metabolismo del glucógeno en Gram-positivos. El estudio se extendió, en el caso de Actinobacteria, a otras enzimas relacionadas a la utilización de glucosa-1P, como la UDP-glucosa pirofosforilasa, o la utilización de los dadores glucosídicos, como la glucógeno sintasa, pertenecientes a Rhodococcus spp. Asimismo, se complementaron los estudios realizados in vitro, con análisis in vivo, sobre la partición del carbono y la síntesis de diferentes compuestos de reserva en dos especies rhodococcales. Vistos de manera global, los conocimientos generados en este trabajo de Tesis, relacionados a la biosíntesis, regulación y relación de los principales compuestos de reserva en Rhodococcus spp. nos aportan una mejor comprensión de los contextos metabólicos ocurrentes en estas bacterias. Éstos resultan críticos para determinar mejoras en las condiciones de utilización de estos microorganismos como herramienta biotecnológica. El conocimiento básico en esta área es, y será, relevante en la incorporación de esta bacteria oleaginosa en la industria, para la producción de biocombustibles y biomateriales, así como también para su utilización en procesos de biorremediación.

It has been evidenced that ADP-glucose pyrophosphorylase is the key regulatory enzyme in the pathway for bacterial glycogen biosynthesis. Regarding Gram-positive microorganisms, the available information is scarce, and the understanding of the occurrence and regulation of the polysaccharide metabolism is far from complete. In this context, in the present thesis work we studied this key enzyme as an approach to the understanding of the occurrence and regulation of glycogen metabolism in Gram-positive. The study was extended (within Actinobacteria) to other enzymes involved in: (i) glucose-1P partitioning, like UDP-glucose pyrophosphorylase; or (ii) glycosyl donor utilization, like glycogen synthase belonging to Rhodococcus spp. Besides, we complemented the in vitro analysis, with in vivo studies about carbon partitioning and storage compounds synthesis in rhodococcal species. In a whole view, the generated knowledge in this thesis work, both in vitro and in vivo, about the biosynthesis, regulation, and relation between the main storage compounds in Rhodococcus spp., allow a better understanding related to these bacteria metabolic context. Knowing these metabolic scenarios, would be critical to determine the best use conditions of these microorganisms as a biotechnological tool. Basic knowledge generated in this area will be relevant at industrial using of these oleaginous bacteria, for the production of biofuel and biomaterial, and even to propose its utilization in processes of bioremediation.