Las células nunca se olvidan de sacar la basura. Desde hace tiempo se sabe que las células etiquetan las proteínas para la degradación al etiquetarlas con ubiquitina, una señal descrita como "el beso molecular de la muerte". El grupo de Tim Clausen en el Instituto de Investigación de Patología MolecularIMP en Viena identificó un sistema análogo en bacterias grampositivas, donde el papel de una etiqueta de degradación se cumple mediante una modificación postraduccional poco conocida: la fosforilación de arginina. El descubrimiento, publicado en línea por la revista Naturaleza , abre nuevas vías para diseñar terapias antibacterianas.
Al igual que en el título de la canción de U2 Corriendo para quedarse quieto, el aparente estado estable de las células desmiente la producción constante y la eliminación de proteínas internas. Aunque la investigación sobre la degradación de las proteínas se ha quedado rezagada respecto a la investigación sobre la síntesis de proteínas, ahora es muy apreciado que cuando se trata depara las proteínas, la muerte es tan importante como el nacimiento, y está tan estrictamente regulada. Cada una se elimina en el momento adecuado y se toma especial cuidado para eliminar aquellas que están dañadas o realizan funciones que ya no son necesarias en un contexto particular.
El proceso de degradación, que consiste en cortar el sustrato de la proteína en pequeños fragmentos, tiene lugar dentro de proteasas compartimentadas, máquinas moleculares especializadas a menudo comparadas con trituradoras de papel. Si, como en el sistema basado en ubiquitina eucariota, el acceso alla proteasa depende de una etiqueta específica que debe ser transportada por el sustrato, luego la importante decisión de quién y cuándo se debe eliminar se reduce a la fijación oportuna y selectiva de las etiquetas. El mecanismo es elegante, pero los científicos que trabajan con bacterias se han quedado perplejoslo utiliza solo una rama específica de sus organismos de interés. El estudio actual cambia la imagen.
El laboratorio de Tim Clausen se topó con la fosforilación de arginina hace varios años mientras estudiaba cómo ciertas bacterias enfrentan condiciones adversas. McsB, una proteína involucrada en este proceso, resultó tener una capacidad única para fosforilar otras proteínas en los residuos de arginina. Mientras que la regulación de proteínas porLa adición reversible de grupos fosforilo había sido el pilar de la bioquímica desde el trabajo ganador del Premio Nobel de Edwin G. Krebs y Edmond H. Fischer en la década de 1950, ahora era la primera vez que se había observado que involucraba arginina.Los estudios han revelado cientos de proteínas modificadas en el organismo modelo Bacillus subtilis. Aunque se observó que la modificación estaba regulada en respuesta a las condiciones ambientales, la función ha sido difícil de alcanzar.
"Hubo varias razones por las que pensamos que la fosfoarginina podría ser la 'ubiquitina bacteriana'", dice Tim Clausen, para quien la degradación de las proteínas ha sido durante mucho tiempo un área de foco intenso. Se sabe que McsB está co-regulado transcripcionalmente con un importanteLa proteasa de la bacteria B. subtilis, ClpCP, y una vez se propuso que funcionara como su "adaptador" que aporta un sustrato específico. Tim especuló que de hecho podría funcionar más como un "etiquetador", etiquetando muchas proteínas diversas con un "fosfo-beso de la muerte ". En una serie de experimentos sofisticados, su grupo demostró que la hipótesis era correcta.
"Sabía que estábamos en el camino correcto cuando la fosfoarginina mostró una fuerte afinidad de unión a ClpCP", dice Débora Broch Trentini, un postdoc en el laboratorio Clausen y el primer autor del artículo de Nature. Es esta interacción, agrega,eso explica la especificidad: las proteínas marcadas con fosfoarginina son capturadas directamente por la proteasa ClpCP y trituradas en pedazos.
Como el sistema descubierto está ampliamente conservado en las bacterias grampositivas, una gran clase que incluye al notorio patógeno humano Staphylococcus aureus, el estudio explica informes anteriores que identificaron a McsB y ClpC como factores de virulencia. Para infectar, las bacterias deben superar el estrésencontrado dentro del huésped y esto a su vez se basa en la degradación eficiente de las proteínas dañadas por el estrés. El descubrimiento del laboratorio de Tim, por lo tanto, abre una nueva perspectiva sobre cómo se puede combatir la enfermedad mediada por bacterias.
"Identificamos el mecanismo. El siguiente paso es bloquearlo", concluye Tim Clausen.
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Materiales proporcionado por Instituto de Investigación de Patología Molecular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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