Análise in silico de um novo “cluster” de PKS II Metagenômico

Abstract

As PKSs tipo II são complexos enzimáticos envolvidos na produção de policetídeos. Estes são metabólitos secundários que possuem papel-chave no desencadeamento das respostas bioquímicas que levam à diversificação fisiológica frente a fatores adversos, fazem parte da composição de pigmentos de esporos microbianos, além de comporem a estrutura química de importantes antibióticos explorados pela indústria farmacêutica. Foi feita a prospecção de novos “clusters” gênicos para PKSs tipo II em uma biblioteca metagenômica de 9.320 clones, através de amplificação por PCR com “primers” degenerados para uma região gênica conservada. Dentre três clones encontrados, um foi sequenciado pela estratégia de shotgun, resultando em um consensus de 22.988 pares de bases. Foi feita a predição funcional de ORFs por homologia obtida com a ferramenta Blast (NCBI) e também a identificação de domínios enzimáticos pelo PRODOM e PFAM. Dentre os resultados da predição por homologia de domínios enzimáticos foi possível identificar ORFs homologas à: reguladores gênicos (LacI e LuxR); carboidrases (Lacases, β-glucosidases, Quitinases/Celulases); transferases (O-metil-transferases, Acíl-transferases); pks mínima; ciclases, aromatases, hidroxilases, mono-oxigenases e transportadores ABC. Alguns “clusters” enzimáticos podem ainda atuar em degradação de celulose e lignina. As enzimas candidatas ao core biossíntético do “cluster” (pks mínima) foram submetidas à modelagem de estrutura tridimensional in silico. Os modelos 3D foram avaliados quanto a acurácia, utilizando as ferramentas: Verify3D, Qmean, Procheck, Rampage e Swiss-Model. Uma vez validados, as KSA e CLF foram submetidas a simulações de “docking” enzimático

The type II PKSs are enzyme complexes involved in the production of polyketides. These are secondary metabolites that have key role in triggering the biochemical responses that lead to physiological diversification against adverse factors are part of the pigment composition of microbial spores, and compose the chemical structure of most antibiotics exploited by the pharmaceutical industry. Some clusters could act in enzymatic degradation of cellulose and lignin. It was made a prospection for new clusters gene for type II PKSs in a metagenomic library of 9320 clones by PCR amplification with degenerate primers for a conserved gene region. Among three clones found, one was sequenced by subcloning and shotgun strategy, resulting in a consensus of 22,988 base pairs. It was made the prediction of functional homology ORFs by Blast (NCBI) and also identifying areas for enzymatic Prodom and PFAM. Among them were found homologous to: ABC transporters; minimal PKS, cyclasea; Aromatasea; Hydroxylases; Mono-oxygenases; O-methyl-transferases; Multicopper oxidase/laccase, β-glucosidase, chitinase/ Cellulases; Peptidases; Acyl-transferases, in addition of gene regulators similar to LacI and LuxR. The biosynthetic enzymes candidates for the core of the cluster (minimal pks) underwent three-dimensional structure modeling in silico. The 3D models were evaluated for accurate, using the tools of 'Assessing Verify3D, Qmean, Procheck, Rampage and Swiss-Model. Once validated, the KSA and CLF were subjected to simulated docking enzyme between them