El proyecto propuesto pretende utilizar la genómica funcional para dar repuesta a cuestiones específicas sobre la biosíntesis de la arginina en Sinorhizobium meliloti Rm1021. En este organismo y muchos otros se desconoce la manera en que el sustrato principal de la vía, el N-acetilglutamato (NAG) se genera para iniciar el flujo de carbono de la vía. Hemos obtenidos resultados genéticos y bioquímicos mostrando que la ornitina acetiltransferasa (ArgJ) de S. meliloti es sensible a la inhibición por ornitina (su producto) y que es una enzima monofuncional que no tiene capacidad de sintetizar el NAG a partir de acetil-CoA y glutamato, si no sólo a partir de N-acetilornitina (NAO, el cuarto intermediario de la vía) y glutamato. Esto indica que la actividad de la NAG sintasa debe existir en S. meliloti para iniciar la vía. El análisis de la secuencia genómica de S. meliloti revela dos genes para posibles NAG sintasas-cortas, designados arg(A)1 y arg(A)2, los productos de los cuales podrían funcionar en lugar de un NAG sintasa clásica (ArgA), que no está codificada en el genóma. De manera interesante, el orf codificando el arg(A)2 traslapa el orf codificando el argJ, sugiriendo una posible relación funcional. Pretendemos caracterizar ambas Arg(A)s posibles para determinar su funcionalidad enzimática._x000D_ Basado en un análisis de genóma comparativo, S. meliloti es una de las pocas bacterias que contienen genes codificando un ArgJ y una NAO deacetilasa (ArgE). Normalmente, la ArgE pertenece a bacterias que utilizan una vía “lineal” para sintetizar la arginina y la ArgJ pertenece a aquéllas que utilizan una vía “cíclica”. Debido a que la ornitina, el producto de la reacción de ambas la ArgJ y la ArgE, tiene funciones importantes en el metabolismo de S. meliloti pensamos que la presencia de ambas enzimas podría permitir la producción de ornitina aún cuando éste intermediario reprime la actividad de la ArgJ. Pretendemos mostrar la funcionalidad de la ArgE por medio de estudios bioquímicos y de mutagénesis y también estudiaremos la regulación del argE y argJ durante crecimiento en la presencia de ornitina o arginina y baja condiciones que aumenten la demanda para la ornitina (crecimiento en medios con bajo contenido del fosfato)._x000D_ Los resultados bioquímicos de nuestro laboratorio sugieren que la NAG cinasa (ArgB, que cataliza el segundo paso de la vía) de S. meliloti no es sensible a la inhibición por la arginina pero que la ArgB de Mesorhizobium loti, que tiene 86 % de similitud de aminoácidos con la ArgB de S. meliloti, es altamente sensible. Una meta de este proyecto es hacer una caracterización cinética comparativa de ambas ArgB purificadas. Si la ArgB de S. meliloti es realmente insensible a inhibición por la arginina, esta característica podría permitir la operación de la vía, aún cuando los niveles de arginina intracelulares son relativamente altos, para producir niveles adecuados de la ornitina. También pretendemos determinar la expresión transcripcional del argB, como está descrito para el argJ y el argE como un primer paso para determinar si hay una regulación genética de la vía._x000D_

Los objetivos de este proyecto tienen como fin el dar repuesta a algunas preguntas importantes sobre la biosíntesis de arginina en un sólo organismo: Sinorhizobium meliloti. Hoy en día, muchos de los conocimientos sobre esta vía vienen de estudios hechos en muchos organismos diferentes, dándonos una amplia pero limitada vista._x000D_ Una razón muy importante para secuenciar genomas es la de utilizar los datos para hacer cuestiones biológicas. La comprobación o falta de comprobación de nuestras predicciones sobre la biosíntesis de arginina basándonos primero en un análisis del genóma y después por técnicas experimentales, es un objetivo de este proyecto. El proyecto propuesto será el primero para abordar cuestiones sobre la regulación bioquímica y genética de una vía de biosíntesis de arginina que tiene caracteristicas de la vía lineal y la vía cíclica._x000D_ El responsable del proyecto tiene un alumno (M. en C. Víctor Manuel Hernández López) que presentó su proyecto “Caracterización Bioquímica y Genética de la Regulación de la Biosíntesis de Arginina en Sinorhizobium meliloti Rm1021” bajo mi tutoría en el examen de admisión al Doctorado en Ciencias Biomédicas el 26 de octubre de 2010. Si el alumno es aceptado en el programa, va a trabajar en mi laboratorio sobre el proyecto propuesto para cumplir los requisitos parciales para obtener su doctorado._x000D_ También esperamos utilizar este proyecto para atraer otros estudiantes de licenciatura, maestría o doctorado a nuestros laboratorios. Esto es a veces difícil en provincia, pero el proyecto propuesto proporciona varias líneas de investigación para estudiantes interesados en bioquímica o biología molecular._x000D_ Pensamos que la realización de este proyecto debe dar como resultado la publicación de por lo menos dos artículos en revistas internacionales arbitradas y la titulación de por lo menos un estudiante del doctorado._x000D_