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Type: TESE
Title: Caracterização estrutural e funcional do sistema de captação de fosfato da bactéria fitopatogênica 'Xanthomonas axonopodis pv. citri'
Title Alternative: Structural and functional studies of the phosphate system uptake from bacteria phytopathogenic 'Xanthomonas axonopodis pv. citri'
Author: Pegos, Vanessa Rodrigues, 1987-
Advisor: Balan, Andrea
Fernandes, Andrea Balan
Abstract: Resumo: Xanthomonas axonopodis pv. citri (X. citri) é o causador do cancro cítrico em diversas espécies de citrus, sobretudo, laranjas. As epidemias de cancro cítrico tem causado severas perdas econômicas à citricultura mundial uma vez que não há estratégias de combate efetiva contra essa bactéria no campo. Diversos estudos demonstraram a importância de genes para a patogênese de X. citri, mas ainda não foram investigados genes envolvidos na aquisição e no metabolismo de micronutrientes tais como o fosfato. X. citri conserva o sistema de transporte do tipo ABC de fosfato inorgânico codificado pelo óperon pstSCAB. Adicionalmente a bactéria possui dois outros operons oprO/phoX e phoBR, os quais codificam, respectivamente, uma porina de membrana externa e uma proteína periplasmática ligadora e o sistema dois componentes de sinalização celular, ambos integrantes do regulon de fosfato (regulon pho). Neste trabalho, estudamos a resposta destes operons à carência de fosfato, bem como o papel da proteína ligadora periplasmática PstS, por meio de análises proteômica, metabolômica, estruturais baseadas em cristalografia de raio-X e funcionais utilizando um mutante de X. citri portador de deleção no gene pstS (Xac::pstS). Os dados obtidos foram comparados entre as linhagens selvagem e mutante. Primeiramente evidenciamos que o sistema ABC de fosfato é ativado em carência do íon, incluindo um aumento de expressão de PhoX e PstS de 49 e 33 vezes, respectivamente, e que X. citri apresenta a maioria dos genes do regulon pho. PhoX e PstS são proteínas ligadoras de fosfato que partilham 70% de identidade de aminoácidos e são originadas de uma duplicação gênica. Na ausência de PstS, PhoX parece exercer a função de captação, mas não é capaz de recuperar todos os fenótipos da bactéria selvagem. Adicionalmente, ensaios de transporte de fosfato com as bactérias selvagem e mutante mostraram diferenças no transporte e que o sistema ABC permance constitutivo na linhagem mutante. A deleção de pstS também culminou no retardamento do crescimendo da bactéria em folhas de C. sinensis, mas não interferiu na adesão bacteriana e na produção da goma, estas sim, influenciadas diretamente pela concentração de fosfato no meio. Análises de metabolômica evidenciaram que a carência de fosfato induz mudanças nas rotas bioquímicas, sobretudo na linhagem mutante que utiliza da via das pentoses e do metabolismo do piruvato para a produção de ATP. Este é o primeiro trabalho que evidencia o papel do sistema ABC de transporte de fosfato nesta bactéria e que relaciona de uma forma multidisciplinar, o papel do íon e dos componentes do regulon pho na bactéria X. citri. Adicionalmente, uma vez que o sistema é bem conservado em outras espécies, os resultados obtidos servem como modelo para o gênero Xanthomonas

Abstract: ! Xanthomonas axonopodis pv. citri (X. citri) is the cause of citrus canker in several species of citrus, especially oranges. The citrus canker epidemics have caused severe economic losses to the citrus industry worldwide since no effective combat strategies against this bacterium. Several studies have demonstrated the importance of genes related to the pathogenesis of X. citri, but there is no studies about mechanisms of micronutrients acquisition such as phosphate. X. citri has an ATP-Binding Cassete transport system for inorganic phosphate encoded by pstSCAB operon. In addition, the bacterium has two other operons oprOphoX and phoBR, which encode respectively, an outer membrane porin and a periplasmic binding protein and two-components system. The three operons and other related genes are members of the phosphate regulon (pho regulon). In this work we studied the response of these operons in phosphate deprivation, and the role of periplasmic-binding protein PstS through proteomics analysis, metabolomics, crystallography and functionally based on a X. citri mutant deleted for pstS gene (Xac::pstS). Data were compared between wild type and mutant strains. We showed that the phosphate ABC system is activated during the ion depletion, including PstS and PhoX that showed increased levels of 49 and 30 times, respectively. In addition, we showed that X. citri displays most of the genes of the pho regulon. PhoX and PstS are phosphate binding proteins that share 70% amino acid identity and have origin from a gene duplication. In the absence of PstS, PhoX seems to complement the uptake function, but it is not able to recover all phenotypes of the wild type bacteria. Additionally, phosphate transport assays with wild type and mutant bacteria showed differences in transport and constitutivity of the ABCsystem in the mutant strain. The deletion of pstS also resulted in slowing of bacteria growth in Citrus sinensis leaves, but did not interfere with bacterial adhesion and gum production, two phenomena directly influenced by the phosphate concentration in the medium. Metabolomic analyzes showed that phosphate deprivation induces changes in biochemical pathways, especially the mutant strain that uses the pentose and pyruvate metabolism for ATP production. This is the first work that highlights the role of the ABC system for phosphate in this bacterium and that reveals in a multidisciplinary way, the role of the ion and the pho regulon components in the phytopathogenic bacterium. Additionally, once the system is well preserved in other species, the results serve as a model for the genus Xanthomonas
Subject: Regulon
Fosfatos
Transportadores de cassetes de ligação de ATP
Proteínas de ligação a fosfato
Xanthomonas axonopodis pv. citri
Biologia de sistemas
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2015
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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