Repositorio
Institucional

Jofre-Fernandez, Ignacio

Functional and Genomic Evidence of L-Arginine-Dependent Bacterial Nitric Oxide Synthase Activity in Paenibacillus nitricinens sp. nov.

MDPI

BIOLOGY-BASEL

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Although nitric oxide (NO) production in bacteria has traditionally been associated with denitrification or stress responses in model or symbiotic organisms, functionally validated L-arginine-dependent nitric oxide synthase (bNOS) activity has not been documented in free-living, non-denitrifying soil bacteria. This paper reports Paenibacillus nitricinens sp. nov., a bacterium isolated from rainforest soil capable of synthesizing NO via a bNOS under aerobic conditions. A bnos-specific PCR confirmed gene presence, while whole-genome sequencing (6.7 Mb, 43.79% GC) revealed two nitrogen metabolism pathways, including a bnos-like gene. dDDH (<70%) and ANI (<95%) values with related Paenibacillus strains support the delineation of this isolate as a distinct species. Extracellular and intracellular NO measurements under aerobic conditions showed a dose-dependent response, with detectable production at 0.1 mu M L-arginine and saturation at 100 mu M. The addition of L-NAME reduced NO formation, confirming enzymatic mediation. The genomic identification of a bnos-like gene strongly supports the presence of a functional pathway. The absence of canonical nitric oxide reductase (Nor) genes or other typical denitrification-related enzymes reinforces that NO production arises from an alternative, intracellular enzymatic mechanism rather than classical denitrification. Consequently, P. nitricinens expands the known repertoire of microbial NO synthesis and suggests a previously overlooked source of NO flux in well-aerated soils.Aunque la producción de óxido nítrico (NO) en bacterias se ha asociado tradicionalmente con la desnitrificación o las respuestas al estrés en organismos modelo o simbióticos, la actividad de la óxido nítrico sintasa dependiente de L-arginina (bNOS) validada funcionalmente no se ha documentado en bacterias del suelo de vida libre y no desnitrificantes. Este artículo describe Paenibacillus nitricinens sp. nov., una bacteria aislada del suelo de la selva tropical capaz de sintetizar NO mediante una bNOS en condiciones aeróbicas. Una PCR específica para bnos confirmó la presencia del gen, mientras que la secuenciación del genoma completo (6,7 Mb, 43,79 % GC) reveló dos vías metabólicas del nitrógeno, incluyendo un gen similar a bnos. Los valores de dDDH (<70 %) y ANI (<95 %) con cepas de Paenibacillus relacionadas respaldan la delimitación de este aislado como una especie distinta. Las mediciones de NO extracelular e intracelular en condiciones aeróbicas mostraron una respuesta dependiente de la dosis, con producción detectable a 0,1 μM de L-arginina y saturación a 100 μM. La adición de L-NAME redujo la formación de NO, confirmando la mediación enzimática. La identificación genómica de un gen similar a bnos respalda firmemente la presencia de una vía funcional. La ausencia de genes canónicos de óxido nítrico reductasa (Nor) u otras enzimas típicas relacionadas con la desnitrificación refuerza la idea de que la producción de NO surge de un mecanismo enzimático intracelular alternativo en lugar de la desnitrificación clásica. En consecuencia, P. nitricinens amplía el repertorio conocido de síntesis microbiana de NO y sugiere una fuente de flujo de NO previamente ignorada en suelos bien aireados.

artículo original

aerobic NO production

bacterial nitric oxide synthase

L-arginine metabolism

nitric oxide

10.3390/biology14060733

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GENERATION

METABOLISM

PROTEIN

NITRATE

GENERATION

METABOLISM

PROTEIN

NITRATE

Microbiología

Bioquímica

Ciencias del suelo

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WOS:001516611100001

Functional and Genomic Evidence of L-Arginine-Dependent Bacterial Nitric Oxide Synthase Activity in Paenibacillus nitricinens sp. nov.

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CC BY 4.0

Agencia Nacional de Investigacion y Desarrollo (ANID, Chile)#Fondecyt Iniciacin

Agencia Nacional de Investigacion y Desarrollo (ANID, Chile) [11230807]

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