Efecto de la concentración citosólica de cobre en la germinación y el metabolismo secundario en Streptomyces coelicolor

Abstract

Estudiamos la cepa de S. coelicolor mutada en los genes SCO2730/2731 (chaperona de cobre, copZ / transportador de cobre, copA). Esta cepa muestra retraso en germinación, crecimiento y esporulación, pero también un aumento notable en producción de metabolitos secundarios y un metabolismo secundario permanentemente activado. Para complementar el mutante, fue necesario crear un plásmido integrativo con efecto neutro. Elegimos el sistema del fago ΦBT1, incluido en el plásmido pMS82, cuyo sitio attB en S. coelicolor está en el gen SCO4848. Encontramos que los genes SCO4848 y SCO4849 se co-transcriben y que la integración de pMS82 causa un retraso en la germinación debido a la alteración en la expresión de SCO4849. SCO4849 se introdujo en pMS82 junto con la región promotora de SCO4848, creando pNG1. A pNG1 se añadió el promotor PermE* para crear pNG2. El gen bla se incluyó en ambos para crear pNG3 y pNG4, respectivamente. pNG1-4 no afectan la germinación ni otras fases del desarrollo de S. coelicolor ni de otros estreptomicetos. El mutante en SCO2730/2731 se complementó con los genes mutados junto con sus regiones promotoras utilizando pNG3. Mediante RNAseq, PCR cuantitativa, y cuantificación de la concentración de cobre citosólico se comprobó que, el sistema SCO2730/2731 modula el cobre citosólico en la germinación, mientras que su sistema homólogo SCO1045/1046 modula el cobre citosólico en la fase micelial. Planteamos un modelo para S. coelicolor que correlaciona el cobre citosólico con la germinación, la diferenciación fisiológica y morfológica, y la expresión de genes relacionados con el transporte de cobre. La concentración de cobre citosólico modula, mediante su efecto en reguladores transcripcionales, la germinación y el metabolismo secundario. La mutagénesis de SCO2730/2731 genera una concentración de cobre citosólico óptima para activar el metabolismo secundario durante todo el ciclo de desarrollo de S. coelicolor. Esto último puede tener aplicaciones en cepas industriales de Streptomyces.