Conjugative relaxases as drivers of protein and DNA translocation through Type IV Secretion Systems: biological and biotechnological implications

Abstract

Este trabajo se ha centrado en el estudio de diferentes aspectos de la actividad integrasa de las relaxasas conjugativas. Hemos analizado la relación entre la capacidad de oligomerizar de las relaxasas en presencia de su ADN diana y de catalizar la integración del ADN, utilizando como modelo la relaxasa TrwC. También, hemos estudiado el posible papel biológico de esta reacción en la colonización de huéspedes no permisivos. Además, hemos analizado la habilidad de la relaxasa MobA del plásmido RSF1010 en mediar la transferencia de ADN a una célula eucariota a través del SST4 del patógeno B. henselae, así como de promover la integración de este ADN en el genoma eucariota. Finalmente, hemos estudiado el potencial uso biotecnológico de las relaxasas conjugativas como sistemas de envío de ADN y proteínas, fusionando la relaxasa TrwC a la proteína Cas12a. Hemos comprobado que la proteína de fusión es activa y funcional en la célula receptora procariota, tras ser translocada a través del SST4.This work has focused on the study of different aspects of the integrase activity of conjugative relaxases. We have analyzed the relationship between the ability of relaxases to oligomerize in the presence of their target DNA and to catalyze DNA integration, using the TrwC relaxase as a model. Also, we have studied the possible biological role of this reaction in the colonization of non-permissive hosts. Furthermore, we have analyzed the ability of the MobA relaxase from plasmid RSF1010 to mediate the transfer of DNA to a eukaryotic cell through the T4SS of the pathogen B. henselae, as well as to promote the integration of this DNA into the eukaryotic genome. Finally, we have studied the potential biotechnological use of conjugative relaxases as DNA and protein delivery systems, fusing the TrwC relaxase to the Cas12a protein. We have verified that the fusion protein is active and functional in the prokaryotic receptor cell, after being translocated through T4SS.Esta Investigación ha sido financiada por una ayuda para contratos predoctorales en el área de la Biomedicina, Biotecnología y Ciencias de la Salud de la Universidad de Cantabria: 7665391046 Y0SC001170. El trabajo en el laboratorio de Matxalen Llosa Blas ha sido financiado por el Ministerio de Economía, Industria y Competitividad de España: BIO2013-46414-P y BIO2017-87190-R. Las estancias de investigación en el Instituto de Productos Lácteos de Asturias (IPLA) y en el Instituto Pasteur se realizaron gracias a sendas ayudas de la Universidad de Cantabria

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