Origem e seleção de mutantes

Resumo

Mutações são definidas com alterações hereditárias na sequência de pares de base de um genoma. A frequência com que mutantes surgem em uma população varia de acordo com diversos fatores, entre eles, a espécie do organismo, o locus da mutação, ganho ou perda de aptidão, presença/expressão de genes de reparo de DNA e outros elementos. Em Escherichia coli, mutações PHO-constitutivas ocorrem majoritariamente no operon pst. Essas mutações causam a perda de função do sistema PstSCAB de transporte de fosfato, resultando na expressão constitutiva de todos os genes do regulon PHO. Este regulon compreende dezenas de genes envolvidos na captação e assimilação de fontes de fósforo em microrganismos. Mutantes PHO-constitutivos são selecionados em meio de cultura contendo glicerol-2-fosfato (G2P) como fonte de carbono. E. coli selvagem não consegue captar e metabolizar G2P. Já os mutantes PHO-constitutivo expressa altos níveis de fosfatase alcalina no periplasma, que, por sua vez, hidrolisa G2P e libera glicerol, que difunde-se facilmente, permitindo o crescimento da bactéria no meio seletivo. Foi recentemente demonstrado em nosso laboratório que mutações no operon pst são bastante frequentes, mas devido à competição dos mutantes com as bactérias selvagens ancestrais pelo glicerol produzido, apenas uma porcentagem minúscula dos mutantes PHO-constitutivos efetivamente cresce no meio de seleção e forma colônias. Este fenômeno pode ser caracterizado como uma "tragédia dos comuns", na qual a grande maioria dos mutantes, e a totalidade das bactérias selvagens não conseguem crescer. No presente projeto, exploraremos diversos fenômenos relacionados aos mutantes PHO-constitutivos, tais como a caracterização molecular destes mutantes, a sua aptidão (fitness), a prevalência deles em isolados naturais de E. coli, instabilidade genética e outros. Será também explorado o efeito da densidade populacional sobre a frequência de mutantes em outros sistemas mutacionais. (AU)