Mycobacterium tuberculosis (Mtb), the causative agent of Tuberculosis, has 11 eukaryotic-like serine/threonine protein kinases, which play essential roles in cell growth, signal transduction, and pathogenesis. Protein kinase G (PknG) regulates the carbon and nitrogen metabolism by phosphorylation of the glycogen accumulation regulator (GarA) protein at Thr21. Protein kinase B (PknB) is involved in cell wall synthesis and cell shape, as well as phosphorylates GarA but at Thr22. While PknG seems to be constitutively activated and recognition of GarA requires phosphorylation in its unstructured tail, PknB activation is triggered by phosphorylation of its activation loop, which allows binding of the forkhead-associated domain of GarA. In the present work, we used molecular dynamics and quantum-mechanics/ molecular mechanics simulations of the catalytically competent complex and kinase activity assays to understand PknG/PknB specificity and reactivity toward GarA. Two hydrophobic residues in GarA, Val24 and Phe25, seem essential for PknG binding and allow specificity for Thr21 phosphorylation. On the other hand, phosphorylated residues in PknB bind Arg26 in GarA and regulate its specificity for Thr22. We also provide a detailed analysis of the free energy profile for the phospho-transfer reaction and show why PknG has a constitutively active conformation not requiring priming phosphorylation in contrast to PknB. Our results provide new insights into these two key enzymes relevant for Mtb and the mechanisms of serine/threonine phosphorylation in bacteria.

Palabras clave: biodegradación, antraceno, fenantreno, microorganismos, suelos, HAP RESUMENLos hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) son compuestos orgánicos que pueden persistir en el ambiente debido a su hidrofobicidad y a su baja solubilidad en agua, lo que representa un riesgo de ingresar a la cadena trófica. Ciertos microorganismos edáficos son potencialmente capaces de degradarlos. La incorporación de nutrientes puede acelerar la tasa de biodegradación si las condiciones del suelo son favorables. Los objetivos del presente trabajo fueron estudiar el efecto disipador de los microorganismos edáficos nativos en un suelo contaminado artificialmente con dos HAP (antraceno o fenantreno), además de evaluar el efecto en la disponibilidad de macro y micro nutrientes. Adicionalmente, se estudió la influencia de la estructura química del contaminante en el proceso de biorremediación. Se realizó un ensayo de incubación con un suelo hapludol típico contaminado artificialmente con antraceno o con fenantreno. La actividad microbiana se estimó en forma indirecta través de la producción de CO2. La presencia de antraceno o de fenantreno no afectó la actividad microbiana edáfica inicial. Se observó un incremento en la emisión total de CO2 en los suelos contaminados comparado con los suelos sin contaminar debido a la degradación de los contaminantes. Al término de 60 días se analizaron los suelos por cromatografía gaseosa con detector de espectrometría de masas. Según los tratamientos, la concentración de antraceno y de fenantreno disminuyó un 75 -77 % o un 89 -91 %, respectivamente. Lo que indica la capacidad de los microorganismos nativos edáficos para degradar rápidamente ambos contaminantes. La disipación del fenantreno fue mayor que la correspondiente al antraceno, lo que fue atribuido a su diferente biodisponibilidad en el suelo. No se observaron diferencias significativas entre tratamientos con y sin nutrientes, por lo que se concluye que la disponibilidad de éstos no fue limitante para la actividad catabólica de los microorganismos edáficos.

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are of great environmental concern due to their widespread occurrence and persistence. Anthracene and phenanthrene (C14H10) are two priority pollutants that are found in high concentrations in PAHs-contaminated surface soils. The objective of this study was to analyze the capability of endogenous soil microorganisms of a pristine soil of the Pampas region, Argentina, to dissipate two isomers: anthracene and phenanthrene. Nutrient availability and the effects of ryegrass (Lolium perenne L.) on these PAHs´ dissipation were also evaluated. After 100 days, both contaminants were significantly degraded in root-free soils by autochthonous microorganisms. L. perenne significantly enhanced microbial degradation. The dissipation of both pollutants in the rhizosphere was accompanied by higher values of total bacteria counts at the end of the experimental period. No biostimulation effect was observed. In all cases, the dissipation of phenanthrene was significantly higher than anthracene. These results point to the important role of indigenous PAH degrading microorganisms, even present in a non-polluted soil. contaminantes en la rizósfera estuvo acompañada por valores más altos de recuentos de bacterias totales al final del ensayo. No se observó efecto de bioestimulación. En todos los casos, la disipación del fenantreno fue significativamente mayor que la del antraceno. Estos resultados indican el importante papel de los microorganismos autóctonos presentes en suelos no contaminados en la degradación de HAP.