Familia de proteínas Hha/YmoA: estudios estructurales y papel regulador en

Abstract

En la adaptación de las bacterias ante cambios ambientales juegan un importante papel las proteínas asociadas al nucleoide. Estas proteínas presentan una doble función: la estructuración del nucleoide bacteriano y otros procesos relacionados con el ADN como es la regulación de la expresión génica. Una de las proteínas asociadas al nucleoide mejor caracterizada es la proteína H-NS, que se encuentra ampliamente distribuída en bacterias G(-). Una de las características de H-NS es su capacidad de formar dímeros con miembros de la familia de proteínas Hha/YmoA, formando de esta manera complejos represores que intervienen en la regulación de determinados operones, como es el caso del operón hly de E. coli. En este trabajo, y en colaboración con el grupo de RMN de biomoléculas dirigido por el doctor Miquel Pons, se han realizado una serie de trabajos con la intención de conocer mejor las características estructurales de la proteína Hha y su interacción con H-NS, en los que se ha puesto de manifiesto que, aún sin ser unos de los residuos aminoacídicos más afectados en la interacción de Hha con H-NS, la cisteína en posición 18 juega un importante papel en el equilibrio conformacional de Hha cuando interacciona con H-NS. La sustitución de esta cisteína por una isoleucina da lugar a una proteína Hha mutante incapaz de complementar la mutación hha y que provoca una reducción en la tasa de crecimiento de E. coli en condiciones de baja osmolaridad. Este efecto podría venir explicado por la mayor resistencia a la fuerza iónica del medio de la interacción de esta proteína Hha mutante con la proteína H-NS, lo que podría provocar la desregulación de algún gen/es esenciales en condiciones de baja osmolaridad. <br/>Una segunda parte de esta Tesis Doctoral está dedicada al gen hns de Y. enterocolitica. Estudios previos realizados en nuestro grupo de investigación pusieron de manifiesto la esencialidad del gen hns en esta bacteria, ya que únicamente es posible obtener mutantes hns en Y. enterocolitica en presencia de algún miembro funcional de la familia de proteínas H-NS. En esta Tesis, nos centramos en el sistema que permite obtener un mutante hns en presencia de la proteína StpA, paráloga a H-NS en E. coli. Los resultados obtenidos permitieron comprobar que la presencia de StpA en Y. enterocolitica provoca drásticas alteraciones en su patrón de expresión proteico, efecto no observado en otras bacterias entéricas, y pusieron de manifiesto la importancia de las proteínas H-NS e YmoA en esta bacteria. La proteína YmoA, que interviene en la termorregulación de la expresión de factores de virulencia en Y. enterocolitica, es homologa a la proteína Hha de E. coli, y también es capaz de interaccionar con H-NS. El análisis de estos resultados ha puesto de manifiesto, por un lado, que la presencia de StpA en Y. enterocolitica simula un incremento no fisiológico en los niveles de proteína H-NS, y por otro lado, la importancia no solo de la presencia de las proteínas H-NS e YmoA en Y. enterocolitica, sino también la importancia de sus niveles relativos, ya que un incremento en los niveles de H-NS o una disminución en los de YmoA provocan una drástica alteración en el patrón de expresión proteico de Y. enterocolitica.

<i>"Hha and YmoA family of proteins: structural studies and regulatory role in Y. enterocolitica"<br/><br/>TEXT:<br/><br/>H-NS protein is a nucleoid-associated protein, widely dstribute in Gram - bacteria. It has a dual function: nucleoid structure protein and others processes related to DNA like gene expression regulation. This protein is able to both oligomerize and heterodimerize with other proteins. One of the partners of these heterodimers are members of Hha/YmoA family of proteins.<br/>In the current work, we carry out the production of both Hha and H-NS proteins in order to perform structural studies by RMN. These studies show that cysteine at position 18 in Hha protein is not one of the most affected aminoacids for Hha/H-NS interaction. However, its location between two &#945;-helix domains suggested that it might be an important residue for Hha conformation during its interaction with H-NS. Our results demonstrated that cys 18 substitution by ile, which hypothetically gives rise to a more open structure, genetates a non-functional protein. In addition, we could observe a toxic effect under low osmolarity condition in E. coli. Finally, a higher stability in H-NS/Hha interaction could be observed.<br/>The second part of this work deals with Y. enterocolitica hns gene. hns mutants can only be obtained in this bacteria in presence of some functional members of this protein family. This fact is an evidence of the essenciality of hns in Y. enterocolitica. For instance, an hns mutant can be isolated in presence of stpa gene, which is an hns paralogous gene in E.coli, but not present in Y. enterocolitica. Our results demonstrate that drastic effects in the protein expression pattern of Y. enterocolitica are produced in presence of StpA. The analysis of the previous results gave evidence of the importance of YmoA and H-NS proteins in Y. enterocolitica. Not only the presence of the proteins but also their relative levels turned out to be important, since both an increase in H-NS levels and a decrease in YmoA levels gave rise to a dramatic change in Y. enterocolitica protein expression pattern. </i>