Este proyecto se centra en el estudio de la conservación evolutiva del modo de acción de varios factores transcripcionales de la bacteria Myxococcus xanthus que constituyen prototipos de familias proteicas de función previamente desconocida o poco caracterizada. Cabe esperar, por tanto, que nuestros estudios sobre el modo de acción molecular de dichos factores y su posible conservación evolutiva sirvan para ofrecer pistas sobre la función de los genes homólogos de otros organismos.

Factores transcripcionales

Uno de tales factores, la proteína transmembranal CarF, es el primer elemento conocido en la respuesta de M. xanthus a la luz. Más que como un fotorreceptor convencional, CarF parece funcionar como un sensor de la presencia del oxígeno singlete, una especie muy reactiva de oxigeno producida por fotoexcitación de la protoporfirina IX (acumulada en las membranas de M. xanthus), que acaba desatando una cascada reguladora que culmina con la síntesis de carotenoides. CarF pertenece a una familia de proteínas denominadas Kua, cuyos miembros escasean en procariotas pero están ampliamente distribuidos en eucariotas superiores (plantas y animales, incluso humanos).

Investigación en CarA y CarH

Dado que el oxígeno singlete es una especie muy dañina del oxígeno que puede producirse en la mayoría de los organismos, en este proyecto se investigará, utilizando M. xanthus como modelo experimental, si el modo de acción propuesto para CarF se conserva en varias proteínas Kua eucarióticas, incluyendo la humana. CarA y CarH, por otro lado, son dos proteínas parálogas en M. xanthus, con un dominio C-terminal de unión a la vitamina B12 en su forma adenosilcobalamina (AdoB12) y un dominio N-terminal de unión al DNA. Ambas pueden reprimir la carotenogénesis en la oscuridad, mediante su unión al promotor fotoinducible PB, pero sólo CarH necesita unirse a AdoB12 para ejercer su acción represora.

CarH y nuevos fotorreceptores bacterianos

Además, sólo CarH puede responder directamente a la luz para que se produzca la desrepresión de PB, acción que está mediada por su asociación a AdoB12, que funciona como un cromóforo, convirtiéndose así en un nuevo tipo de fotorreceptor bacteriano. En más de 200 especies bacterianas de distintos grupos taxonómicos aparecen proteínas de secuencia similar a CarA/CarH. Si no todas, cabe esperar que muchas de ellas funcionen como CarH.

Investigación en mixobacterias

Para comprender mejor los determinantes que dictan las diferencias entre CarA y CarH, y el modo de acción novedoso descrito para CarH, un objetivo de este proyecto es investigar la conservación evolutiva de la función de CarA y CarH en ocho especies de mixobacterias que presentan proteínas homólogas, cuatro de las cuales presentan dos proteinas de la familia (como M. xanthus), y las otras cuatro sólo una.

CdnL

CdnL es una proteína de secuencia y tamaño similar al dominio N-terminal (de interacción con la polimerasa de RNA) del regulador global CarD de M. xanthus. Mientras que la presencia de CarD está restringida a mixobacterias, CdnL se encuentra ampliamente distribuido en bacterias, incluyendo algunos patógenos como Mycobacterium tuberculosis. En las pocas especies bacterianas en las que se ha estudiado (M. xanthus, Caulobacter crescentus y M. tuberculosis), CdnL ha resultado ser una proteína esencial para la viabilidad celular, debido probablemente a su posible papel como activador de varios promotores dependientes del factor sigma mayoritario, tales como los promotores de los RNAs ribosómicos.

Objetivos adicionales

Un objetivo de este proyecto es profundizar en el mecanismo de activación de la transcripción mediado por CdnL.