Nuevos aspectos moleculares de la transducción de la señal luminosa en la bacteria Myxococcus xanthus

Resumen

La bacteria Myxococcus xanthus dispone de dos mecanismos para regular la síntesis de carotenoides, unos pigmentos que protegen a las células del estrés foto-oxidativo derivado de la producción de oxígeno singlete (1O2) en la luz: uno dependiente de B12 y otro independiente de B12. La transducción de la señal luminosa en la ruta de regulación independiente de B12 depende de la proteína CarF y la pareja de factores ?-ECF (extracytoplasmic function)/anti-? CarQ/CarR. CarF, el elemento proteico que actúa más temprano en dicha ruta, no se asemeja a ningún fotorreceptor de luz azul conocido. Curiosamente, presenta similitud de secuencia con las proteínas eucarióticas de función desconocida denominadas TMEM189 o Kua (también presentes en humanos). Se desconoce cómo CarF contribuye a la detección de la presencia de 1O2 y de qué manera transduce dicha señal a CarR para provocar su inactivación (quizá mediante proteólisis dependiente de luz) y la liberación de CarQ. La similitud, aunque baja, entre CarF y algunas hidroxilasas y desaturasas de ácidos grasos sugiere que su papel en la carotenogénesis podría estar relacionado con algún cambio en la composición de ácidos grasos de la membrana. Además, dado que CarF interacciona con CarR y CarR con CarQ, las tres proteínas podrían constituir un complejo multiproteico de señalización en la membrana que podría estar asociado a los denominados microdominios funcionales de membrana (FMMs) (análogos a las balsas lipídicas de eucariotas) y que se caracterizan por la presencia de unas proteínas, las flotilinas, que les confieren consistencia y estabilidad. Se desconoce si, aparte de la respuesta carotenogénica, M. xanthus pone en marcha otros mecanismos para paliar el estrés provocado por la luz, que conlleven cambios en la expresión génica, más allá de los ya conocidos. En este trabajo se ha demostrado que CarF presenta una localización membranal en M. xanthus y que se requiere en la respuesta a la luz a través de la síntesis de unos fosfolípidos particulares, los plasmalógenos. Concretamente, CarF es la desaturasa, buscada durante décadas, encargada de generar el enlace vinil éter de los plasmalógenos, que son esenciales en la respuesta a la luz (a diferencia de sus precursores con enlace éter). Además, se ha profundizado en el estudio de otras proteínas (ElbD y MXAN_1676), previamente relacionadas con la síntesis de lípidos éter, demostrando que también están implicadas en la respuesta a la luz, participando en los pasos previos a la generación del enlace vinil éter. El análisis de la localización subcelular y mecanismo de inactivación de CarR ha revelado que dicha proteína se encuentra en la membrana tanto en oscuridad como en luz, y que su inactivación no parece llevarse a cabo mediante un proceso de proteólisis dependiente de luz. El estudio de la presencia de FMMs en M. xanthus y su posible relación con la respuesta a la luz ha puesto de manifiesto que M. xanthus presenta dos posibles flotilinas, con los dominios característicos de estas proteínas y una distribución subcelular similar a otras flotilinas, como las de Bacillus subtilis, formando "parches proteicos" en la membrana. Además, los resultados de este trabajo muestran que CarR se localiza preferentemente en la fracción membranal que suele estar enriquecida en FMMs. Por otro lado, los estudios de expresión global (microarrays y RNA-seq) han permitido identificar nuevos genes (dependientes e independientes de CarQ) implicados en la respuesta a la luz en M. xanthus, que forman parte de mecanismos relacionados con la defensa y regulación frente al 1O2 producido por el estrés foto-oxidativo. Esto sugiere que existen otras vías de percepción y respuesta a la luz, probablemente derivadas del estrés oxidativo generado tras la exposición continuada a la luz.