Estudio de las bases estructurales y enzimáticas del mecanismo de transducción de señal mediado por sistemas de dos componentes

Resumen

Los sistemas de dos componentes (TCSs) son los principales sistemas de transducción de señales en procariotas aunque también se encuentran en otros organismos. Sin embargo están ausentes en mamíferos. En general, los TCSs se componen de una histidina quinasa sensora homodimérica (HK) que se autofosforila, mediante ATP, en un residuo de His y un regulador de la respuesta (RR) al cual se transfiere el grupo fosforilo desde la His hasta un residuo de Asp. El RR fosforilado en el residuo de Asp interacciona posteriormente con el ADN u otras dianas provocando respuestas celulares. La señalización se finaliza con la defosforilación del RR mediada por una actividad fosfatasa intrínseca del RR o inducida por la HK. Existe poco conocimiento estructural de las reacciones de autofosforilación, fosfotransferencia y defosforilación llevadas a cabo por el par HK/RR. De forma que el presente trabajo pretende comprender el mecanismo de transducción de señal en los TCSs utilizando la HK de Clase I HK853 codificada por el gen TM0853 de T. maritima. Para abordar dicho estudio tuvimos que identificar el RR que interaccionaba con HK853 codificado como TM0468. Posteriormente, abordamos la cristalización del complejo formado por la porción citoplasmática de HK853 (HK853-CD) en complejo con RR468 así como la cristalización de RR468 en solitario. Dichas estructuras han proporcionado las bases sobre el mecanismo estructural del reconocimiento molecular y específico entre una HK y su RR, revelando nuevas áreas, en cada proteína, implicadas en la discriminación del estado de fosforilación de cada una. La estructura del complejo también ha proporcionado datos sobre el mecanismo estructural de las reacciones fosfatasa y de fosfotransferencia entre ambas proteínas así como sobre el mecanismo de autofosforilación de la HK. Sorprendentemente, HK853 presenta un mecanismo de autofosforilación de modo cis, indicando que el mecanismo de trans-autofosforilación comúnmente aceptado no es universal para todas las HKs. Todos estos resultados nos han permitido postular un modelo del mecanismo de transducción de la señal en los sistemas de dos componentes.