Explorando a fixação de nitrogênio via nitrogenase alternativa em Paenibacillus sonchi SBR5T : aspectos filogenéticos e abordagem proteômica - Ribeiro, Igor Daniel Alves (2023)
A fixação de biológica de nitrogênio (FBN) é uma das etapas chave no ciclo biogeoquímico desse elemento. Por trás deste, que constitui um dos mais importantes processos biológicos, existe um complexo enzimático que carrega em seu sítio ativo um cofator metálico (Fe7MoS9C) bastante singular. Alternativamente à enzima convencional, duas outras homólogas são capazes de utilizar vanádio (V) ou apenas ferro (Fe) em substituição ao molibdênio (Mo) em seus cofatores, as ditas V- e Fe-nitrogenases, respectivamente. A FBN pelas nitrogenases alternativas é menos estudada que sua contraparte convencional, especialmente em bactérias gram-positivas. Paenibacillus sonchi genomovar Riograndensis SBR5T é uma bactéria aeróbica facultativa formadora de endósporos. Essa estirpe é capaz de fixar nitrogênio, tanto pela nitrogenase convencional como pela Fe- nitrogenase. No entanto, vários aspectos relativos à origem, regulação e funcionamento da Fe-nitrogenase nesse organismo são pouco elucidados. Nesse trabalho, a ocorrência de Fe-nitrogenases foi explorada no contexto da família Paenibacillaceae, sendo identificada em diferentes gêneros. Os resultados sugerem que esse sistema tenha sido adquirido por uma linhagem ancestral de alguns desses gêneros e que os eventos de perda e, possivelmente, de transferência horizontal marcaram a história evolutiva das Fe-nitrogenases nessa família. O pangenoma desses diazotróficos foi explorado ressaltando importantes características adaptativas desses organismos. O proteoma de P. sonchi SBR5T foi analisado em condições de fixação de nitrogênio sob ausência de molibdênio. Diversos processos relacionados à adaptação geral desse organismo a essas condições foram identificados, bem como a atuação de um possível mecanismo de regulação pós-transcricional da dinitrogenase, componente da nitrogenase convencional. A ocorrência de proteínas PII, que atuam como transdutores de sinais em processos regulatórios do metabolismo do nitrogênio, também foi explorada na família Paenibacillaceae. Homólogos foram encontrados em um número limitado de genomas. Um grupo distinto de proteínas PII, ao qual se insere a proteína de P. sonchi SBR5T , foi identificado, estando filogeneticamente relacionado ao grupo NifI; porém, diferentemente dessas, não estando inserido no contexto gênico de nitrogenases. Esses resultados reascendem a necessidade de uma caracterização funcional mais detalhada dessa proteína nesse grupo bacteriano. Esse trabalho traz várias elucidações acerca das origens e funcionamento do sistema alternativo de fixação de nitrogênio em Paenibacillus, ajudando a expandir o entendimento desse processo nesse importante gênero.