Caracterización de los genes responsables de la quimiotaxis en la cepa ambiental Halomonas titanicae KHS3 y su rol fisiológico

Abstract

Halomonas titanicae KHS3 es una cepa capaz de crecer en hidrocarburos aromáticos y muestra un comportamiento quimiotáctico frente a ellos. En su secuencia genómica se identificaron dos grupos quimiosensoriales y un total de veinticinco genes para quimiorreceptores. El Cluster Che1 incluye genes y una organización similar al grupo de genes de quimiotaxis de E. coli. En este trabajo estudiamos el rol funcional del Cluster Che1. En el capítulo I, evaluamos el papel del Cluster Che1 mediante la expresión heteróloga de proteínas de Halomonas en E. coli y el análisis fenotípico de una mutante de Halomonas carente de la quinasa CheA1. La mutante ∆cheA1 fue no quimiotáctica aunque su movilidad no fue afectada. Nuestros resultados confirman que el Cluster Che1 está involucrado en la quimiotaxis. En el capítulo II, estudiamos el efecto de la deleción de CheA1 sobre la formación de biofilm. Los estudios de complementación de la mutante ΔcheA1 mostraron que la expresión del gen cheA1 no fue suficiente para restaurar la quimiotaxis pero restableció el biofilm como el de la cepa salvaje. En el capítulo III, continuamos estudiando Htc1, un quimiorreceptor que une directamente benzoato. La mutante en Htc1 de H. titanicae redujo la quimiotaxis hacia benzoato y se complementó con la expresión del receptor correspondiente. Nuestros resultados confirman el papel de este receptor en la detección de benzoato. Además, estudiamos el quimiorreceptor Htc14. Se identificaron ligandos para el dominio de unión a ligando de Htc14. También se caracterizó parcialmente una mutante de H. titanicae carente de Htc14.

Halomonas titanicae KHS3 is a strain that is able to grow on aromatic hydrocarbons and displays chemotactic behavior toward them. Two chemosensory clusters and a total of twenty-five chemoreceptor genes were identified in its genomic sequence. Cluster Che1 includes genes and organization similar to those of the canonical E. coli chemotaxis gene cluster. In this work we study the functional role of Cluster Che1. In chapter I we assess the functional role of Cluster Che1 through approaches that include the heterologous expression of Halomonas proteins in E. coli strains and phenotypic analyses of a Halomonas mutant lacking the histidine kinase CheA1. The mutant ∆cheA1 was non-chemotactic although its motility was not affected. Our results confirm that Cluster Che1 is indeed involved in chemotaxis behaviour. In chapter II we study the effect of deletion of the histidine kinase CheA1 on biofilm formation. Complementation studies of the ∆cheA1 mutant showed that the sole expression of the cheA1 gene was not enough to restore the chemotaxis behaviour, but it did re-establish wild-type levels of biofilm. In chapter III, we extend previous studies on Htc1, a chemoreceptor that directly binds benzoate. The H. titanicae Htc1 mutant has reduced chemotaxis toward benzoate, and is complemented upon expression of the corresponding receptor. Our results confirm a role for this receptor in sensing of benzoate derivatives. On the other hand, we studied the Htc14 chemoreceptor. Specific ligands for ligand binding domain of Htc14 were identified. A H. titanicae mutant lacking Htc14 was constructed and partially characterized.