Las células de organismos simples, como las bacterias, así como las células humanas están rodeadas por una membrana, que cumple varias tareas, incluida la protección de la célula del estrés. En un proyecto conjunto, equipos de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz JGU y ForschungszentrumJülich, con la participación de la Universidad Heinrich Heine de Düsseldorf HHU, ahora ha descubierto que una proteína de membrana que se encuentra en las bacterias tiene una estructura similar y funciona como un grupo de proteínas que son responsables de remodelar y reconstruir la membrana celular en los seres humanos.los dos grupos de proteínas se conocían antes. El trabajo de investigación del equipo se ha publicado recientemente en la revista celda .
PspA juega un papel clave en la respuesta al estrés bacteriano
El sistema de la proteína de choque del fago Psp se descubrió en bacterias hace aproximadamente 30 años. En ese momento, se identificó como una respuesta de la bacteria Escherichia coli a la infección con virus especiales llamados bacteriófagos. Más tarde quedó claro que su función enLa protección de la membrana celular excede la respuesta específica a la infección por bacteriófagos. El estrés osmótico, el calor, las toxinas celulares o los defectos en la envoltura de la membrana también pueden desencadenar la reacción de estrés.
"Hoy sabemos que el sistema Psp se activa en respuesta a numerosos tipos de estrés de la membrana. Sin embargo, varios detalles moleculares siguen siendo desconcertantes", explicó el profesor Dirk Schneider, jefe del grupo de proteínas de membrana en JGU.decidió echar un vistazo más de cerca a las proteínas centrales del sistema Psp ". Junto con su equipo, ha descubierto recientemente cómo el representante de Psp IM30 forma una estructura protectora similar a una alfombra en una membrana celular para hacer frente al estrés de la membrana.
En su nuevo trabajo, los científicos analizaron la proteína de choque del fago A PspA, que tiene un papel clave en el sistema Psp. Específicamente, mediante el uso de microscopía crioelectrónica, se hizo visible cómo la PspA forma tubos largos en forma de espiralque puede encerrar una biomembrana en la cavidad interna. Las imágenes de alta resolución ahora muestran por primera vez cómo la PspA disuelve localmente membranas individuales y luego las transforma en unidades más grandes o incluso media la formación de nuevas estructuras de membrana.
"Se pueden ensamblar miles de bloques de construcción de PspA para formar grandes estructuras helicoidales. Por lo tanto, son un objeto de investigación ideal para nuestro análisis estructural microscópico crioelectrónico", dijo el profesor Carsten Sachse de Forschungszentrum Jülich y HHU Düsseldorf. Los estudios se realizaronen Jülich junto con el Dr. Benedikt Junglas, ex alumno de doctorado del profesor Dirk Schneider en JGU. En el Centro Ernst Ruska de Microscopía y Espectroscopía con Electrones ER-C, Forschungszentrum Jülich opera algunos de los microscopios electrónicos más poderosos de Europay, recientemente, crio-microscopios para el estudio de muestras biológicas ultracongeladas.
PspA remodela las membranas
Bajo el microscopio, los investigadores pudieron reconocer o, en la jerga, "resolver" la estructura de la PspA. La estructura de una proteína es esencial para su función y un defecto en la estructura puede afectar la función de la proteína ".Bajo el microscopio, nos dimos cuenta de que la PspA tiene una estructura similar a las proteínas ESCRT-III, en las que nuestro laboratorio ya había estado trabajando. Esto fue una completa sorpresa y mostró lo importante que es dilucidar las estructuras de las proteínas en detalle ", dijo Sachse."Después de miles de millones de años, los dos grupos de proteínas han divergido genéticamente hasta ahora que sus similitudes solo pueden detectarse en función de su estructura".
Las proteínas ESCRT-III se encuentran en todos los organismos vivos con un núcleo celular verdadero, incluidas las células humanas. Aquí, los complejos de proteínas ESCRT-III están involucrados en la remodelación y reparación de la membrana celular, pero también juegan un papel clave en varias otras célulasEn las bacterias, no se conocían previamente proteínas de la familia ESCRT-III. "Por lo tanto, PspA y ESCRT-III pertenecen al mismo grupo de proteínas. Estas dos realizan tareas similares en las membranas dentro de las células", dijo Schneider.
"Basándonos en las propiedades estructurales y funcionales similares de PspA y las proteínas ESCRT-III eucarióticas, hemos identificado a PspA como un miembro bacteriano de la superfamilia de proteínas remodeladoras de membrana ESCRT-III conservadas evolutivamente", escribieron los autores en su artículo para celda .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Johannes Gutenberg Universitaet Mainz . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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