Investigadores del Instituto Max Planck de Microbiología Terrestre en Marburgo han descrito un mecanismo de regulación de la transcripción bacteriana previamente no reconocido que obviamente está muy extendido en las bacterias. En el futuro, sus hallazgos también podrían ayudar a combatir la resistencia a los antibióticos.
Dentro de su entorno, las bacterias a menudo se encuentran con varios tipos de cambios. Para sobrevivir bajo estrés o condiciones cambiantes, las bacterias tienen que responder de manera rápida y adecuada para lograr una respuesta adaptativa fisiológica. Esto ocurre principalmente adaptando específicamente la expresión génica. Por lo tanto, transcripcionalla regulación es uno de los principales medios por los cuales las bacterias se adaptan a las condiciones de estrés externo.
El inicio de la transcripción en bacterias solo se produce al unirse un componente clave conocido como factor sigma factor σ a la enzima central de la ARN polimerasa RNAP para formar la holoenzima completa y catalíticamente activa. Esta holoenzima luego reconoce la claveelementos promotores y posteriormente permite la transcripción. Durante condiciones de estrés externo, el factor σ primario se reemplaza por un factor σ alternativo, que difiere del primero con respecto a las secuencias promotoras que reconoce. Por lo tanto, la formación de holoenzimas con este factor σ alternativo da como resultadola transcripción de los genes correspondientes de respuesta al estrés. Entre las diversas clases de factores σ alternativos, los más abundantes son los factores σ de función extracitoplasmática ECF. Los factores sigma son comúnmente conocidos por ser intrínsecamente activos, lo que significa que la célula bacteriana tiene quemantenerlos en un estado inactivo hasta que su acción esté justificada.
Nuevo mecanismo de regulación transcripcional
Existen varios mecanismos para regular la actividad del factor σ. Por lo general, los factores σ alternativos permanecen retenidos en un estado inactivo mediante el secuestro en un complejo con un factor anti-σ. En un estímulo específico, el efecto inhibidor del factor anti-σ esaliviado y el factor σ se libera para la interacción con la ARN polimerasa.
Sin embargo, en colaboración con investigadores de SYNMIKRO en Marburg, los investigadores de Max Planck han revelado un mecanismo previamente desconocido de regulación transcripcional, que en su lugar se basa en factores σ intrínsecamente inactivos que no pueden unirse a la enzima central RNAP. Solo después de la fosforilación en unun residuo específico es el factor σ activado y capaz de unirse al RNAP en la formación de la holoenzima y, en consecuencia, impulsar la expresión de genes específicos. Un extenso análisis bioinformático indicó que esta regulación transcripcional por σ-fosforilación es un mecanismo general en bacterias, presentando un nuevo paradigmaen la regulación transcripcional.
"Una propiedad especial de este mecanismo es su modularidad", explica el líder del grupo de investigación Simon Ringgaard. "Nuestros descubrimientos revelan cómo la naturaleza ha fusionado dos mecanismos de regulación distintos: la señalización de treonina quinasa y la regulación de la actividad del factor σ, como fuerzas conjuntas,para lograr la capacidad de adaptación ambiental "
La nueva vía de detección y señalización también regula la resistencia a los antibióticos
El organismo modelo de Ringgaard en sí mismo representa un campo de aplicación: Vibrio parahaemolyticus es un patógeno humano severo y el principal agente de gastroenteritis transmitida por mariscos en el mundo. Los investigadores de Max Planck identificaron un factor ECF σ / treonina-quinasa par llamado EcfP / PknT que es responsable de detectar el estrés de los antibióticos de polimixina y mediar la resistencia bacteriana a la polimixina en V. parahaemolyticus. La quinasa PknT se activa cuando las células se tratan con antibióticos de polimixina.resistencia.
Las polimixinas constituyen una clase de antibióticos que cuentan como último recurso para tratar infecciones Gram negativas. Debido a que la resistencia a los antibióticos es un grave problema de salud pública en todo el mundo, es muy importante comprender cómo las células perciben y responden al tratamiento con antibióticos. La identificación deLos mecanismos que regulan la resistencia a los antibióticos polimixina en V. parahaemolyticus abre nuevas vías de investigación para combatir este y probablemente otros patógenos humanos importantes. En última instancia, el trabajo de los investigadores de Marburg proporciona información fundamental en la regulación de la expresión génica y la adaptación celular en toda la bacteriaReino.
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Materiales proporcionado por Max-Planck-Gesellschaft . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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