Actualizado 17/08/2010 13:12

Investigadores del CSIC estudian cómo la cantidad de nitrógeno puede controlar la actividad de los genes

Genes
CSIC

VALENCIA, 17 Ago. (EUROPA PRESS) -

Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), que trabajan en el Instituto de Biomedicina de Valencia, han obtenido las primeras imágenes de un sistema de control de genes por abundancia o por falta de nitrógeno, según ha informado la entidad en un comunicado. El trabajo se publica en el último número de la revista 'Proceedings of the National Academy of Sciences'.

Los investigadores José Luis Llácer y Vicente Rubio han utilizado los rayos X para determinar las estructuras de dos proteínas sensibles a la falta de nitrógeno, PII y NtcA, unidas a otra proteína, PipX.

El nitrógeno es clave para la vida y su incorporación en las proteínas y ácidos nucleicos es esencial para que las bacterias puedan multiplicarse. La adaptación a situaciones de escasez de nitrógeno es muy importante para la supervivencia de las bacterias y de las plantas, según el CSIC.

El sistema de control estudiado en este trabajo es propio de cianobacterias, bacterias muy abundantes e importantes en procesos de fijación de nitrógeno, pero que causan frecuentes crecimientos y afloramientos masivos con producción de peligrosas toxinas en aguas de lagos y costeras, por lo que estos resultados caracterizan dianas potenciales para controlar selectivamente el crecimiento excesivo de estas bacterias.

En muchas otras bacterias la abundancia o escasez de nitrógeno influye la expresión de genes, implicando en dicho proceso a la proteína PII y a factores de transcripción. Por tanto, se espera que la caracterización estructural de este primer ejemplo ayude a aclarar sistemas análogos aunque no idénticos de otras bacterias, con implicaciones prácticas aún por explorar, pero que podrían servir de base para el desarrollo de agentes antibacterianos.

NtcA es un factor de transcripción de cianobacterias (bacterias verde-azuladas), una proteína que se une a muchos genes promoviendo la expresión de los mismos, lo que permite a la cianobacteria resistir situaciones de escasez de nitrógeno. Las estructuras determinadas en este trabajo permiten entender cómo se une NtcA a sus genes diana, cómo los activa, y cómo la unión de PipX a NtcA potencia esta activación.

Además revelan que, cuando hay abundancia de nitrógeno, PII secuestra tres moléculas de PipX e impide que éstas se unan a NtcA y la activen. PII utiliza para secuestrar a PipX tres largas patas flexibles, llamadas lazos T, que se extienden cuando hay abundancia de nitrógeno y que se retraen cuando el nitrógeno escasea, liberando entonces a PipX para que pueda unirse y activar a NtcA. El secuestro de PipX por PII evita la expresión innecesaria e incluso dañina de los genes regulados por NtcA cuando dicha expresión no es esencial.

DESCUBRIMIENTO DE UN MÓDULO TUDOR

Otro hallazgo de este trabajo ha sido el descubrimiento de un módulo Tudor en la estructura de la proteína PipX. Los módulos Tudor se encuentran en diferentes proteínas y desempeñan importantes papeles de interacción con otras proteínas en procesos de control de genes, incluyendo el control de genes humanos por histonas modificadas, de importancia en enfermedades tales como el cáncer.

Hasta ahora no se había 'fotografiado' nunca un módulo Tudor realizando su función íntegra de interacción con otra proteína. Las estructuras presentadas en este trabajo de PipX unida a PII o a NtcA proporcionan los dos primeros ejemplos y un marco adecuado para entender las interacciones del dominio Tudor en otros casos.

El valor de las estructuras determinadas por el grupo del CSIC se ha confirmado por experimentos de dicho grupo y de cuatro investigadores de las Universidades de Alicante y de Tubinga (Alemania), que han participado también en este trabajo aportando pruebas directas de que las estructuras descritas son las genuinas que se dan en la célula.

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