Fósforo é um elemento essencial para a vida de todos os seres vivos, incluindo as bactérias. A bactéria Escherichia coli contém o regulon PHO, que controla a expressão de diversos genes necessários para a captação de fosfato (Pi) do ambiente. Esses genes são expressos apenas quando o Pi do meio é limitante. O processo de percepção de Pi e controle dos genes do regulon PHO é regulado pelo sistema de dois componentes PhoB-PhoR junto com o transportador de fosfato PstSCAB e a proteína PhoU. Mutações nulas em PstSCAB ou em PhoU causam a constitutividade dos genes do regulon PHO. Esses mutantes, conhecidos como PHO-constitutivos podem ser isolados em meio de cultura contendo a molécula glicerol-2-fosfato (G2P) como única fonte de carbono. Isto ocorre porque estes mutantes expressam altas concentrações da proteína periplasmática fosfatase alcalina, pertencente ao regulon PHO, que é então capaz de hidrolisar quantidades suficientes de G2P possibilitando a liberação de glicerol que pode ser utilizado pela bactéria como fonte de carbono. Porém, boa parte do glicerol formado escapa o periplasma e é direcionado para as bactérias selvagens vizinhas, gerando uma competição entre bactérias mutantes e selvagens, resultando em um cenário onde nem a selvagem, nem o mutante conseguem crescer por falta de carbono. Os experimentos presentes neste trabalho têm como objetivo estudar a competição gerada em meio de cultura líquido contendo G2P como única fonte de carbono, tanto em quimiostato quanto em culturas em batelada, o efeito da temperatura no surgimento de mutantes PHO-constitutivos e o efeito da proteína ClpP sobre a frequência de mutantes PHO-constitutivos.

Phosphorous is an essential element for all living beings, including bacteria. The bacteria Escherichia coli carries the PHO regulon, which controls the expression of most genes required to take up phosphate (Pi) from the environment. These genes are expressed when phosphorous is limiting. Pi sensing and PHO genes expression are regulated by the two-component system PhoB-PhoR, by the PstSCAB phosphate transporter and the PhoU protein. Null mutations in PstSCAB or PhoU result the constitutive expression of the PHO regulon genes. PHO-constitutive mutants can be selected in media containing glycerol-2-phosphate (G2P) as a sole carbon source. The mechanism of selection is based on the fact that these mutants express high concentrations of the periplasmatic protein alkaline phosphatase, a member of PHO regulon, which hydrolyses sufficient amounts of G2P enabling the release of glycerol that can be utilized as a carbon source. However, a large amount of glycerol leaks out and is captured by the neighbouring wild type bacteria, creating a competition between them, and leading to a scenario where neither the mutant nor the wild type are able to grow due to the lack of carbon. This study aims to analyse the competition between PHO-constitutive mutants and wild-type cells in liquid medium containing G2P as a sole carbon source, both in chemostat and in batch cultures, the effect of temperature on the emergence of PHO-constitutive mutants and the effect of the ClpP protein on the frequency of PHO-constitutive mutants.