El catabolón del fenilacetil-CoA: Un paradigma de convergencia metabólica con múltiples aplicaciones biotecnológicas
DOI:
https://doi.org/10.18002/ambioc.v0i12.4946Keywords:
Biología, Química, Fenilacético, Catabolismo, Aromáticos, Integración metabólica, Biotecnología,Abstract
El término catabolón ha sido acuñado para definir una unidad funcional compleja integrada por varias rutas catabólicas independientes (rutas periféricas) que confluyen en una ruta central o ruta de convergencia (núcleo del catabolón) y que sirve para la degradación de diferentes compuestos relacionados estructuralmente. La ruta central es la encargada de transformar el intermediario común (compuesto que da nombre al catabolón) en metabolitos generales. Todas las rutas que componen los catabolones suelen regularse coordinadamente, de tal forma que la afluencia de catabolitos a la ruta central está sometida a un estricto control jerárquico. Los catabolones pueden considerarse como el primer estadio de integración metabólica por lo que su comprensión es básica para entender cómo han evolucionado las rutas catabólicas en microorganismos. El primer modelo descrito, de ahí su calificación de paradigma, fue el catabolón del fenilacetil-CoA, que incluye todas aquellas rutas mediante las cuales se consigue la transformación de distintos compuestos aromáticos (el ácido fenilacético, sus precursores, sus derivados y algunos de sus análogos estructurales) en fenilacetil-CoA (intermediario común). Posteriormente, las enzimas que constituyen la ruta central transforman este tioéster en metabolitos generales (acetil-CoA y succinil-CoA). En este artículo describiremos la organización genética bioquímica de ese catabolón y analizaremos sus interesantes aplicaciones biotecnológicas.
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Arias, S., Olivera, E. R., Arcos, M., Naharro, G. y Luengo, J. M. (2008). Genetic analyses and molecular characterization of the pathways involved in the conversión of 2-phenylethylamine and 2-phenylethanol into phenylacetic acid in U. Environmental Microbiology 10:6920-6926.
Arcos, M., Olivera E. R., Arias, S., Naharro, G. y Luengo, J. M. (2010). The 3,4- dihydroxyphenylacetic acid catabolon, a catabolic unit for degradation of biogenic amines tyramine and dopamine in U. Environmental Microbiology 12:1684-1704.
Beltrametti, F., Marconi, A. M., Bestetti, G., Colombo, C., Galli, E., Ruzzi, M. y Zennaro, E. (1997). Sequencing and functional analysis of styrene catabolism genes from ST. Applied Environmental Microbiology 63:2232-2239.
Corkery, D. M., O'Connor, K. E., Buckley, C. M. y Dobson, A. D. W. (1994). Ethylbenzene degradation by strain CA-4. FEMS Microbiology Letters 124:23-28.
Ferrández, A., Miñambres, B., García, B., Olivera, E. R., Luengo, J. M., García, J. L. y Díaz, E. (1998). Catabolism of phenylacetic acid in Escherichia coli. Characterization of a new aerobic hybrid pathway. Journal of Biological Chemistry 273:25974-25986.
Ferrández, A., Prieto, M. A., García, J. L. y Díaz, E. (1997). Molecular characterization of PadA, a phenylacetaldehyde dehydrogenase from Escherichia coli. 406:23-27.
García, B., Olivera, E. R., Miñambres, B., Fernández-Valverde, M., Cañedo, L. M., Prieto, M. A., García, J. L., Martínez, M. y Luengo, J. M. (1999). Novel biodegradable aromatic plastic from a bacterial source. Genetic and biochemical studies on a route of the phenylacetyl-CoA catabolon. Journal of Biological Chemistry 274:29228-29241.
Long, M. T., Bartholomew, B. A., Smith, M. J., Trudgill, P. W. y Hopper, D. J. (1997). Enzymology of oxidation of tropic acid to phenylacetic acid in metabolism of atropine by Pesudomonas sp. Strain AT3. Journal of Bacteriology 179: 1044:1050.
Luengo, J. M. (1998). Enzymatic synthesis of penicillins. In Comprehensive Natural Products Chemistry (eds. Barton, D., and Nakanishi, K.). Vol. 4, pp 239-274. Pergamon Press, New York.
Luengo, J. M., Arias, S., Sandoval, A., Arias-Barrau, E., Arcos, M., Naharro, G. y Olivera, E. R. 2004. From aromatics to bioplastics: The phenylacetyl-CoA catabolon as a model of catabolic convergence. In Recent Research Developments in Biophysic and Biochemistry (ed. Gayathri A.). Vol. 4, pp.257-292 Research Signpost, Kerala, India.
Luengo, J. M., García, J. L. y Olivera, E. R. (2001). The phenylacetyl-CoA catabolón: a complex catabolic unit with broad biotechnological applications. Molecular Microbiology 39:1434-1442.
Martínez-Blanco, H., Reglero, A., Rodríguez-Aparicio, L. B. y Luengo, J. M. (1990). Purification and biochemical characterization of phenylacetyl-CoA ligase from Pseudomonas putida. A specific enzyme for the catabolism of phenylacetic acid. Journal of Biological Chemistry 265:7084-7090.
Miñambres, B., Martínez-Blanco, H., Olivera, E. R., García, B., Díez, B., Barredo, J. L., Moreno, M. A., Schleissner, C., Salto, F. y Luengo, J. M. (1996). Molecular cloning and expression in different microbes of the DNA encoding Pseudomonas putida phenylacetyl-CoA ligase. Use of this gene to improve the rate of benzylpenicillin biosynthesis in Penicillium chrysogenum. Journal of Biological Chemistry. 271:33531-33538.
Olivera, E. R., Carnicero, D., García, B., Miñambres, B., Moreno, M. A., Cañedo, L., DiRusso, C. C., Naharro, G. y Luengo, J. M. (2001ª). Two different pathways are involved in the b-oxidation of n-alkanoic and nphenylalkanoic acids in Pesudomonas putida U: Genetic studies and biotechnological applications. Molecular Microbiology 39:863-874.
Olivera E. R., Carnicero, D., Rodrá, R., Miñambres B., García, B., Abraham, G. A., Gallardo, J., San Román, J., García J. L., Naharro, G. y Luengo, J. M. (2001b). Genetically engineered: a factory of new bioplastics with broad applications. Environmental Microbiology 3:612-618.
Olivera, E. R., Miñambres, B., García, B., Muñiz, C., Moreno, M. A., Ferrández, A., Díaz, E., García J. L. y Luengo, J. M. (1998). Molecular characterization of the phenylacetic acid catabolic pathway in Pseudomonas putida U: The phenylacetyl-CoA catabolon. Proceeding of National Academy of Science USA 95: 6419-6424.
Olivera, E. R., Reglero, A., Martínez-Blanco, H., Fernández-Medarde, A., Moreno, M. A. y Luengo, J. M. (1994). Catabolism of aromatics in Pseudomonas putida U. Formal demonstration that phenylacetic acid and 4-hydroxyphenylacetic acid are catabolized by two unrelated pathways. European Journal of Biochemistry 221:375-381.
Staudenmaier, H. R., Meyer, J., Hauer, B., Ladner, W., Mueller, U. y Pressler, U. (1998). Preparation of 2-hydroxyphenylacetic acid by fermentation. US Patent 5739017.
Timmis, K. N. y Pieper, D. H. 1999. Bacteria designed for bioremediation. Trends Biotechnology 17:201-204.
Utkin, I. B., Yakimov, M. M., Matveera, L. N., Kozlyak, E. I., Rogozihin, I. S., Solomon, Z. G. y Bezborodov, A. M. (1991) Degradation of styrene and ethylbenzene by Pseudomonas species Y2. FEMS Microbiology Letters 77:237-242.
Van den Tweel,W. J. J., Smits, J. P. y de Bont, J. A.M. (1988) Catabolism of DL-aphenylhydracrylic, phenylacetic and 3- and 4-hydroxyphenylacetic acid via homogentisic acid in sp. Archives of Microbiology 149: 207-213.
Velasco, A., Alonso, S., García, J. L., Perera, J. y Díaz, E. (1998). Genetic and functional analysis of the styrene catabolic cluster of Pseudomonas sp. strain Y2. 180:1063-1071.
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