La levadura con fisión como modelo de estudio de la actividad biológica de formas monofosforiladas de map quinasas.
Durante los últimos años múltiples evidencias experimentales han destacado la importancia de las rutas de señalización reguladas por MAP quinasas (proteínas quinasas activadas por mitógenos) en la respuesta de los organismos eucariotas frente a distintos estímulos ambientales y situaciones de estrés. La levadura Schizosaccharomyces pombe se encuentra más próxima filogenéticamente a las células eucariotas superiores que el resto de las levaduras.
Numerosos estudios han confirmado la existencia de una elevada homología funcional en las vías de señalización intracelular entre S. pombe y eucariotas superiores, lo que convierte a este eucariota simple en un modelo excelente para investigar distintas respuestas celulares con significación general.
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S. pombe posee únicamente tres módulos de MAP quinasas, entre los que se encuentran la ruta de integridad celular y la ruta de respuesta frente a estrés (SAPK), que son homólogas a las rutas ERK y JNK/p38 de mamíferos, respectivamente. Pmk1, la MAP quinasa de la ruta de integridad celular, regula procesos tales como la morfogénesis, la construcción de la pared celular, la separación celular (citocinesis) o la homeostasis iónica, activándose durante la separación celular y en respuesta a numerosos tipos de estrés.
El elemento central de la ruta SAPK, la MAP quinasa Sty1, juega un papel clave en la respuesta general a nivel transcripcional y traduccional de S. pombe frente a situaciones de estrés, además de participar en la regulación de la progresión del ciclo celular.
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Una característica única de las MAP quinasas consiste en que su activación por la MAP quinasa quinasa implica la fosforilación dual en residuos de treonina y tirosina del motivo de activación T-X-Y (donde ¿X¿ es ácido glutámico en las quinasas tipo Sty1/p38, y glicina en las tipo Pmk1/ERK). De hecho, multitud de estudios realizados con distintos organismos apoyan la idea de que la fosforilación dual de las MAPKs es un requisito indispensable para garantizar su actividad y funcionalidad biológica.
Sin embargo, algunos trabajos han planteado recientemente la posibilidad de que las formas monofosforiladas en treonina o tirosina de las MAP quinasas también posean actividad biológica in vivo. Dicha posibilidad se vería apoyada porque, en primer lugar, la fosforilación dual de las MAPKs es un proceso secuencial, y, en segundo, por la presencia de fosfatasas que desfosforilan específicamente a las MAPKs en residuos de fosfo-treonina, fosfo-tirosina, o ambos.
La existencia de fosfatasas fosfo-específicas sugeriría por tanto que las MAPK monofosforiladas son activas desde el punto de vista biológico. En este contexto, la caracterización preliminar en nuestro laboratorio de cepas que expresan versiones monofosforilables de Pmk1 y Sty1 ha permitido constatar su actividad in vivo, ya que son capaces de corregir, al menos en parte, alguno de los fenotipos asociados a la pérdida de función de ambas quinasas.
Por todo ello, en el presente proyecto proponemos emplear a S. pombe como modelo para definir la importancia y relevancia biológica de las formas monofosforiladas de las MAP quinasas mediante al abordaje de los siguientes objetivos:
- Determinación de la actividad biológica las formas monofosforilables de la MAP quinasa Pmk1.
- Determinación de la actividad biológica de las formas monofosforilables de la MAP quinasa Sty1.
- Funcionalidad in vivo de quimeras de las MAP quinasas Pmk1 y Sty1 mono- y bi-fosforilables.