Widespread occurrence of non-phosphorylating glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase among gram-positive bacteria

Abstract

The non-phosphorylating glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDHN, NADP+-specific, EC 1.2.1.9) is present in green eukaryotes and some Streptococcus strains. The present report describes the results of activity and immunoblot analyses, which were used to generate the first survey of bacterial GAPDHN distribution in a number of Bacillus, Streptococcus and Clostridium strains. Putative gapN genes were identified after PCR amplification of partial 700-bp sequences using degenerate primers constructed from highly conserved protein regions. Alignment of the amino acid sequences of these fragments with those of known sequences from other eukaryotic and prokaryotic GAPDHNs, demonstrated the presence of conserved residues involved in catalytic activity that are not conserved in aldehyde dehydrogenases, a protein family closely linked to GAPDHNs. The results confirm that the basic structural features of the members of the GAPDHN family have been conserved throughout evolution and that no identity exists with phosphorylating GAPDHs. Furthermore, phylogenetic trees generated from multiple sequence alignments suggested a close relationship between plant and bacterial GAPDHN families.

La gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa no-fosforilante (GAPDHN, NADP+-específica, EC 1.2.1.9) está presente en organismos eucariotas fotosintéticos y en algunas cepas de Streptococcus y Clostridium. En este trabajo se presentan los resultados de los análisis de actividad e inmunotransferencia, que se utilizaron para la primera prospección de la distribución de GAPDHN bacteriana en diversas cepas de Bacillus, Streptococcus y Clostridium. Se han identificado genes putativos gapN mediante amplificación por PCR de secuencias parciales de 700 bp utilizando cebadores degenerados construidos a partir de regiones proteínicas muy conservadas. Las secuencias de aminoácidos de estos fragmentos se alinearon con las de otras secuencias conocidas de GAPDHN eucarióticas y procarióticas, lo que demuestra la presencia de residuos conservados que participan en la actividad catalítica y que no se han conservado en las aldehído deshidrogenasas, una familia de proteínas estrechamente relacionadas con las GAPDHN. Los resultados confirman que las características estructurales básicas de los miembros de la familia GAPDHN se han conservado durante la evolución y que no existe identidad con las GAPDH fosforilantes. Además, los árboles filogenéticos generados a partir de alineaciones de secuencia múltiples sugieren una estrecha relación entre las familias GAPDHN en plantas y bacterias.

Indicou-se a presença da gliceraldeído-3-fosfato desidrogenase não fosforiladora (GAPDHN, NADP+-específica, EC 1.2.1.9) em organismos eucariotas fotossintéticos e em algumas cepas de Streptococcus e Clostridium. Neste trabalho apresenta-se os resultados da atividade en imunotransferência, usados para a primeira prospecção da distribuição da GAPDHN bacteriana em diversas cepas de Bacillus, Streptococcus e Clostridium. Se identificaram genes putativos gapN mediante amplificação por PCR de seqüências parciais de 700 bp utilizando iniciadores degenerados construídos a partir de regiões proteicas altamente conservadas. As seqüências de aminoácidos destes fragmentos se alinharam com as de outras seqüências desconhecidas de GAPDHNs eucarióticas e procarióticas, o que demonstra a presença de resíduos conservados que participam da atividade catalítica que não estão conservados nas aldeído desidrogenases, uma família de proteínas estreitamente relacionados com as GAPDHN. Este trabalho confirma que as características estruturais básicas dos membros da família GAPDHN se conservaram durante a evolução e que não existe identidade com as GAPDH fosforilantes. Além disso, as árvores filogenéticas geradas a partir de alinhamentos de seqüência múltiplas indicam uma estreita relação entre as famílias de GAPDHN de plantas e bactérias.