Participación de nitrato y nitrito reductasas en la resistencia de Escherichia coli a telurito

Abstract

El telurito es un compuesto tóxico para Escherichia coli que genera un aumento de las especies reactivas de oxígeno, protoporfirina IX y en general un desbalance en el metabolismo celular. Genes del metabolismo del nitrato son inducidos en presencia de telurito, lo que se ha relacionado con la contribución de la nitrato reductasa A (NR A) en la resistencia al tóxico. Sin embargo, no se ha estudiado la implicancia de esta vía –reducción de nitrato y nitrito- en la resistencia a telurito. A pesar de la contribución de NR A en la resistencia al tóxico, la reducción de nitrato a nitrito puede ser perjudicial dados los efectos deletéreos del nitrito para la célula, llevando a proponer que las enzimas responsables de disminuir sus niveles en el citoplasma también contribuyen a la resistencia a telurito. Se estudió el crecimiento de cepas mutantes en los genes napA, nirB y nrfA en medio MD con nitrato y se encontró que las dos primeras son más afectadas por el tóxico que la cepa control. Esto sugiere que la nitrato reductasa periplasmática y la nitrito reductasa del citoplasma contribuyen a la resistencia a telurito por disminución de los niveles de nitrito en el citoplasma. Concordante con ello, mutantes carentes de genes que especifican las nitrito reductasas (nirB y nrfA) son más sensibles a la adición conjunta de nitrito y telurito que la cepa control. Para el análisis de los resultados se utilizó el área bajo la curva de crecimiento de cada cultivo, ya que esta métrica refleja en un único valor el tamaño inicial de la población, la velocidad de crecimiento y el crecimiento máximo del cultivo. Además, y dada la capacidad del nitrito de generar óxido nítrico, las cepas mutantes en genes de la maquinaria celular de destoxificación del radical -norR, norV y hmp- también son más sensibles a telurito que la cepa control en medio MD con nitrato. Esto sugiere que la generación de óxido nítrico y especies reactivas de nitrógeno podrían subyacer la toxicidad del telurito en cultivos que crecen en presencia de nitrato.

Tellurite is a toxicant for Escherichia coli which generates increased reactive oxygen species, protoporphyrin IX and in general, an unbalance in cellular metabolism. Genes involved in nitrate metabolism are induced in the presence of tellurite, which has been related to the contribution of nitrate reductase A (NR A) to the toxicant resistance. However, the involvement of this pathway -nitrate and nitrite reduction- in tellurite resistance has not been studied. Despite the contribution of NR A to the toxicant resistance, reduction of nitrate to nitrite can be harmful given the dangerous effects of nitrite inside the cell, thus allowing the proposal that the citoplasmic enzymes responsible for decreasing its levels also contribute to tellurite resistance. Growth of mutants napA, nirB and nrfA was studied using MD medium containing nitrate, E. coli ΔnapA and ΔnirB were more affected by the toxicant than the control strain. This suggests that periplasmic nitrate reductase and cytoplasmic nitrite reductase contribute to tellurite resistance by decreasing nitrite levels in the cytoplasm. In support of this, mutants lacking genes encoding nitrite reductases (nirB and nrfA) are more sensitive than controls regarding the addition of nitrite and tellurite. Results were expressed as area under the growth curve, since this metric reflects in a single value the initial population size, growth rate and the maximum growth of the culture. In addition, and in accordance with the nitrite's ability to generate nitric oxide, mutants in the cellular detoxification machinery of the radical -norR, norV and hmp- were also more sensitive to tellurite than the control strain in MD medium containing nitrate; thus suggesting that nitric oxide and reactive nitrogen species generation could help tellurite toxicity in the presence of nitrate.