Señalización celular Los sistemas de transducción de señales regulan los procesos celulares en todos los organismos Los procariotas pueden sensar y responder rápidamente a cambios externos e internos
Sistemas de dos componentes (TCS) Sistema principal de señalización celular en las bacterias Están presentes en eucariotas inferiores y plantas, poco abundantes Muchos TCS de bacterias están involucrados en virulencia. Posible blanco terapéutico (TCS ausentes en mamíferos)
Distribución de los TCS en los tres dominios de la vida Curr Opin in Microbiol Bacteria 95 % Archaea 50 % Eukarya < 30 %
1. Sensor- Histidina kinasa (S, HK) Detecta la señal Es una proteína de membrana o citosólica Posee actividad de autoquinasa y fosfotransferasa. 2. Regulador de la respuesta (RR) Ejecuta la respuesta Es una proteína citosólica Es un regulador transcripcional o proteína activadora del flagelo (quimiotaxis) Fosfatasa desactiva el RR Diseño del Sistema de dos componentes (TCS)
Mecanismo de transducción de la señal Dominios y actividades de fosforilación de los TCS HKSensora: sensor (imput) + transmisor RR: receptor + regulador (output) El dominio transmisor (S) y receptor (RR) se comunican mediante fosforilación
Estructura de los dominios y vías de señalización en los TCS y Phosphorelay TCS EnvZ/OmpR Osmoregulación en E. coli Phosphorelay Esporulación en B. subtilis
Paradigmas de la transducción de señales en procariotas Curr Opin in Microbiol OCS: Sistema de un componente Una sola proteína combina propiedades de sensor y regulador TCS: sistema de dos componentes Sensor y regulador HPT: Histidina transferidora de fosfato Sistema de Quimiotaxis: TCS especializado de alta complejidad. Quimioreceptor (sensor), HK sin sensor (CheA), RR sin dominio regulador típico (CheY) interacciona con motor flagelar. Posee proteínas accesorias.
Respuesta a la limitación de fosfatos (PhoR/PhoB) en E. coli
Proteínas de señalización y módulos de comunicación en varios TCS de procariotas
Sistemas de regulación global en las bacterias
Diagrama de una red de regulación global. Ejemplo específico de un esquema estímulo-respuesta durante la limitación de N en E. coli.
El TCS EnvZ/OmpR regula la expresión de las porinas de la membrana extracelular OmpC y OmpF como resultado de un estímulo extracelular Cuando se incrementa la P osmótica externa EnvZ se fosforila y transmite la señal. Aumenta la expresión de la porina C (poros mas pequeños) en relación a la porina Omp F (poros de mayor diámetro) que funciona en condiciones de menor osmolaridad.
Regulación de la glutamina sintasa (GlnA) El TCS NtrB/NtrC controla la asimilación de N como resultado de un estímulo intracelular La limitación de N (oxoglutarato/glutamina intracelular aumenta ) induce la expresión del operón glnALG (síntesis glutamina sintasa). Exceso de N: promotores Ap1 y Lp activos, baja expresión de GlnA. Limitación de N: promotor Ap2 activo, alta expresión de GlnA y NtrB/NtrC: Mayor eficiencia de captación de N extracelular
Regulación metabólica por QS en bacterias Gram negativas. El autoinductor es liposoluble (homoserina lactonas) QS en bacterias Gram positivas. El autoinductor es un péptido que se detecta mediante TCS Señalización célula-célula en bacterias: Quorum sensing QS es un mecanismo de señalización en respuesta a la densidad celular y está mediado por la acumulación extracelular de moléculas pequeñas (autoinductor) Componentes: - Proteína generadora de la señal (LuxI) - Proteína receptora de la señal y regulador de la respuesta (Lux R). RR+autoinductor interaccionan con promotores de genes blanco.