Transducción de señales mediada por el regulador multifuncional Pipx en Synechococcus sp. PCC 7942

Resumen

Las cianobacterias desde un punto de vista ecológico constituyen un grupo bien definido de eubacterias que realizan fotosíntesis oxigénica. Habitan prácticamente todos los ecosistemas iluminados de la biosfera y juegan un papel esencial en los ciclos globales del carbono y del nitrógeno (1). Su fuente preferida de nitrógeno es el amonio aunque también pueden asimilar nitrato, nitrito, urea y algunas son capaces de fijar el nitrógeno atmosférico (2). En la regulación por nitrógeno se puede destacar a tres proteínas clave: las proteínas NtcA, PII y PipX. La proteína PII codificada por el gen glnB, juega un papel clave integrando señales de carbono, nitrógeno y del estado energético y también regulando la actividad de reguladores transcripcionales, enzimas y transportadores (3, 4, 5 y 6). NtcA controla la expresión de múltiples genes, principalmente implicados en el metabolismo del nitrógeno pero también regula genes fotosintéticos o genes de estrés en cianobacterias (5). Responde a los niveles intracelulares de 2-OG, el cual se une en el dominio efector N-terminal de NtcA (2 y 7). PipX, una pequeña proteína (89 aminoácidos), fue identificada mediante el sistema del doble híbrido de levaduras por el grupo de la doctora Contreras (8 y 9). Es el regulador multifuncional con un papel central en la transducción de señales de nitrógeno que supuso el punto de partida para la construcción de una compleja red de interacciones. PipX forma complejos con la proteína PII y el regulador global NtcA. La interacción PipX-NtcA ocurre cuando la relación C/N es alta, estimulando la expresión del regulón NtcA (10). Por otro lado, la interacción de PII con PipX, favorecida cuando la relación C/N es baja, proporciona un mecanismo que explica cómo PII controla la actividad de NtcA en función del balance C/N y el estado energético. Posteriormente, nuevos datos estructurales y funcionales sobre el complejo PII-PipX sugirieron la posibilidad de interacción con algún componente celular adicional ya que las hélices C-terminales de PipX están en conformación extendida y accesible para nuevas dianas (2). Por el contrario, en el complejo NtcA-PipX dichas hélices adoptan una conformación replegada. Esta visión nos ha motivado a realizar búsquedas de nuevas dianas de interacción para el complejo PII-PipX, de forma similar a las realizadas tiempo atrás para PII (que permitieron identificar PipX y la enzima NAGK (8)). Consecuencia de esta aproximación es el mayor éxito de esta tesis: la inclusión del regulador transcripcional PlmA en el interactoma del nitrógeno, una proteína que añade sentido a los todavía enigmáticos, además de abundantes (al menos en medios en los que no escasea el nitrógeno) complejos PII-PipX. PlmA has sido el objeto de estudio y generado una publicación en la revista Frontiers in Microbiology. En paralelo hemos participado en la investigación de distintos aspectos que son fundamentales para entender los mecanismos de regulación, incluyendo la caracterización fenotípica de mutantes de interés, la visualización y localización intracelular (o co-localización) de proteínas y complejos proteicos in vivo. Este trabajo supone un gran avance en nuestro conocimiento sobre transducción de señales de nitrógeno y al mismo tiempo abre nuevas preguntas y líneas de investigación.