Interfacial Activity of Phasin PhaF from Pseudomonas putida KT2440 at Hydrophobic-Hydrophilic Biointerfaces

Abstract

Phasins, the major proteins coating polyhydroxyalkanoate (PHA) granules, have been proposed as suitable biosurfactants for multiple applications because of their amphiphilic nature. In this work, we analyzed the interfacial activity of the amphiphilic α-helical phasin PhaF from Pseudomonas putida KT2440 at different hydrophobic−hydrophilic interfacial environments. The binding of PhaF to surfaces containing PHA or phospholipids, postulated as structural components of PHA granules, was confirmed in vitro using supported lipid bilayers and confocal microscopy, with polyhydroxyoctanoate-co-hexanoate P(HO-co-HHx) and Escherichia coli lipid extract as model systems. The surfactantlike capabilities of PhaF were determined by measuring changes in surface pressure in Langmuir devices. PhaF spontaneously adsorbed at the air−water interface, reducing the surface tension from 72 mN/m (water surface tension at 25 °C) to 50 mN/m. The differences in the adsorption of the protein in the presence of different phospholipid films showed a marked preference for phosphatidylglycerol species, such as 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphoglycerol. The PHA-binding domain of PhaF (BioF) conserved a similar surface activity to PhaF, suggesting that it is responsible for the surfactant properties of the whole protein. These new findings not only increase our knowledge about the role of phasins in the PHA machinery but also open new outlooks for the application of these proteins as biosurfactants.

El grupo de la Dra. Auxi Prieto en el Centro de Investigaciones Biológicas (CIB) del CSIC lleva años investigando la maquinaria que han desarrollado ciertas bacterias como Pseudomonas para producir bioplásticos. Las bacterias sintetizan y almacenan estos polímeros como reserva de carbono, y el grupo del CIB ha desarrollado tecnología para transferir la síntesis de bioplástico a otras bacterias como E. Coli y utilizarlas biotecnológicamente para producir este material, que está ya siendo aplicado a escala industrial, incluyendo su utilización en tecnología biomédica. En las bacterias, los gránulos de bioplástico están recubiertos de unas proteínas especiales, las “fasinas”, que los estabilizan y aíslan del contacto con el citoplasma bacteriano. En el trabajo publicado en Langmuir, el grupo de la Dra. Prieto en el CIB ha colaborado con el grupo del Prof. Jesús Pérez Gil de la Facultad de Biología, para caracterizar las propiedades interfaciales de las fasinas y de formas modificadas de éstas mediante métodos desarrollados en los laboratorios del Dpto. de Bioquímica y Biología Molecular para estudiar biosurfactantes. Los resultados del artículo en Langmuir confirman que las fasinas son buenos biosurfactantes que pueden ser utilizados, tanto en presencia como en ausencia de fosfolípidos, para la estabilización de interfaces hidrofóbico/polares como las que definen emulsiones o espumas. Ello abre potenciales nuevas vías de aplicación de las fasinas como producto biotecnológico.