CARACTERIZACIÓN BIOQUÍMICA Y MOLECULAR DEL METABOLISMO DEL ÁCIDO
PIPECÓLICO EN Penicillium chrysogenum
RESUMEN
El ácido pipecólico es un componente y un precursor de diversos metabolitos secundarios con importantes actividades farmacológicas. En primer lugar, en el presente trabajo de investigación, se demostró que Penicillium chrysogenum es capaz de utilizar ácido pipecólico para complementar los requerimientos nutricionales de varios mutantes auxótrofos de lisina (lys-). La clonación del gen que codifica la sacaropina reductasa en P. chrysogenum (denominado gen lys7), así como la caracterización bioquímica y molecular de mutantes auxótrofos de lisina que eran incapaces de utilizar ácido pipecólico para complementar dicha auxotrofía (lys- / Pip-), permitieron determinar que en este hongo filamentoso el ácido pipecólico se convierte en lisina a través de su conversión en ácido piperidín-6-carboxílico (P6C) por acción de la pipecolato oxidasa, el P6C (que es la forma ciclada del a-aminoadipato-d-semialdehído) se convierte en sacaropina y lisina a través de dos reacciones enzimáticas consecutivas catalizadas por la sacaropina reductasa y la sacaropina deshidrogenasa respectivamente.
En segundo lugar, se demostró que Penicillium chrysogenum es
capaz de sintetizar ácido pipecólico. El gen lys7 que
codifica la sacaropina reductasa en P. chrysogenum fue interrumpido
por la técnica de la doble recombinación. La cepa interrumpida
(denominada P. chrysogenum SR1-) carece de actividad sacaropina reductasa,
la cual, se recupera después de la transformación de dicho mutante
con el gen lys7 intacto presente en un plásmido de replicación
autónoma. La cepa P. chrysogenum SR1- es auxótrofa de
lisina y acumula P6C. Cuando el mutante P. chrysogenum SR1- se crece
con L-lisina como única fuente de nitrógeno y se añade
ácido D,L-a-aminoadípico al medio
de cultivo, se acumulaban intracelularmente niveles altos de ácido
pipecólico. La comparación de la cepa SR1- con una cepa interrumpida
en el gen lys2 que codifica la a-aminoadipato
reductasa, demostró que P. chrysogenum sintetiza ácido
pipecólico a partir del ácido a-aminoadípico
y no a partir del catabolismo de lisina.
En Penicillium chrysogenum la ruta de biosíntesis de ácido a-aminoadípico es muy activa. Por lo tanto, este mutante podría ser utilizado para producir metabolitos secundarios que contengan ácido pipecólico con nuevas e interesantes actividades biofarmacológicas.
Hasta los momentos, y producto de la presente Tesis Doctoral, se han enviado ocho comunicaciones a Congresos Internacionales (6) y Nacionales (2). Así mismo, se han publicado dos artículos en revistas internacionales de alto índice de impacto:
- Naranjo, L.; Martín de Valmaseda, E.; Casqueiro, J.; Ullán, R.V.; Lamas, M.; Bañuelos, O.; and Martín, J.F. Inactivation of lys7 gene, encoding saccharopine reductase in Penicillium chrysogenum, leads to accumulation of the secondary metabolite precursors piperideine-6-carboxylic acid and pipecolic acid from a-aminoadipic acid. Applied and Environmental Microbiology, (2004). Vol. 70, No. 2. p. 1031-1039.
- Naranjo,
L.; Martín de Valmaseda, E.; Bañuelos, O.; López,
P.; Riaño, J.; Casqueiro, J.; Martín, J.F. The conversion
of pipecolic acid into lysine in Penicillium chrysogenum requires
pipecolate oxidase and saccharopine reductase: Characterization of the
lys7 gene encoding saccharopine reductase. Journal of Bacteriology,
(2001) Dec; 183(24):7165-72.
