Proteômica top-down da bactéria produtora de aminoácidos Corynebacterium glutamicum

Abstract

Corynebacterium glutamicum é uma bactéria utilizada em indústrias para produção de biomoléculas, existindo cepas capazes de produzir isobutanol, succinato, pantotenato, biopolímeros, entre outros. Apesar desse potencial, sua aplicação industrial mais relevante é na produção de aminoácidos, que é o terceiro grupo de moléculas mais produzido por fermentação no mundo. O sequenciamento do genoma dessa bactéria em 2003 possibilitou o desenvolvimento de novas cepas com mutações dirigidas. A proteômica apresenta grande potencial para a caracterização de funcionamento de vias metabólicas, sendo capaz de identificar modificações pós-traducionais (PTMs), conhecidas por seu papel na regulação do metabolismo. Nesse contexto, a proteômica top-down está ganhando espaço como abordagem para identificação de proteoformas, por ser capaz de identificar várias PTMs em proteomas complexos. Esse trabalho teve como objetivo caracterizar o proteoma de C. glutamicum, principalmente proteoformas de proteínas reguladoras da biossíntese de aminoácidos e propor mecanismos de regulação não descritos que podem melhorar a eficiência na produção de aminoácidos. Foram realizadas análises proteômicas top-down em amostras de C. glutamicum cultivadas em meio BT e CGXII. Em meio BT foram detectados 1873 PrSMs e identificadas 492 proteínas não redundantes com 681 proteoformas diferentes. As modificações identificadas foram clivagens e adições de grupamentos formil, acetil ou fosfato. Além disso pôde-se estabelecer condição de degradação proteolítica nessa amostra a partir da contagem de espectros. A análise de cultivo CGXII foi feita com tween 40, para estimular a produção de glutamato, e sem tween 40. A produção de glutamato e aspartato pode ser evidenciada na condição estimulante após 30 hs de estímulo. Apesar da produção de aminoácidos, não foi possível detectar diferenças estatísticas na quantidade de modificações entre as duas condições. Ademais, foi possível verificar efeito de degradação proteolítica muito menor nessas amostras quando comparadas à cultivadas em meio BT. No metabolismo de aminoácidos, foram detectadas proteoformas das enzimas lactato desidrogenase e treonina desidratase fosforiladas que sugerem mecanismo de regulação dessas enzimas por PTMs na biossíntese de L-glutamato, L-lisina e L-leucina. A identificação de vários níveis de PTM não caracterizada no banco de dados foi executada em proteína anotada por similaridade à subunidade da acetolactato sintase e em subunidade pequena da 3-isopropilmalato desidratase, ambas enzimas presentes na biossíntese de L-valina e L-leucina. As massas dessas PTMs sugerem a presença de estearoilção, possível mecanismo de regulação enzimática. Além da adição de grupamentos, foram detectadas proteoformas com pequenas clivagens em suas sequências, dentre elas a corismato mutase apresentou processamento não descrito no banco de dados. Essa clivagem em corismato mutase pode abalar a formação de supercomplexo entre unidades de corismato mutase e DAHP sintase e consequentemente afetar a produção de L-fenilalanina e L-tirosina.