Factores antisigma

Los factores anti-sigma son pequeñas proteínas que se unen a los factores sigma e inhiben la actividad transcripcional en la regulación de la expresión génica de procariotas. Los factores anti-sigma tienen tanto un dominio de unión a sigma como un dominio sensorial/de señalización; esto les permite responder a señales dentro y fuera de la célula. ^{[ 1 ]} Se han encontrado factores anti-sigma en varias bacterias, incluyendo Escherichia coli y Salmonella , y virus como el bacteriófago T4 . Los factores anti-sigma tienen un efecto antagónico sobre los factores sigma. ^{[ 2 ]} Cada factor sigma tiene un factor anti-sigma asociado que lo regula. Estos factores anti-sigma se dividen en factores anti-sigma unidos al citoplasma y factores anti-sigma unidos a la membrana interna . Las diferencias en estos factores sigma radican en el lugar de la célula donde se unen. Los factores anti-sigma unidos al citoplasma incluyen FlgM, DnaK, RssB y HscC. Los factores antisigma unidos a la membrana interna, también llamados factores antisigma de función extracitoplasmática (ECF), incluyen FecR y RseA. Los factores antisigma ECF tienden a ser más diversos en su secuencia genética que los factores antisigma unidos al citoplasma. ^{[ 3 ]} Estos factores regulan muchos procesos celulares, como el ensamblaje del flagelo , el transporte de materiales, el crecimiento celular y la respuesta celular al estrés. ^{[ 4 ]}

Los factores sigma son proteínas esenciales que inician la transcripción al unirse a la ARN polimerasa (RNAP ); los antifactores sigma son proteínas que inhiben la actividad de los factores sigma, afectados por diversos mecanismos. Estos mecanismos incluyen la adición del antifactor sigma entre los factores sigma o su torsión alrededor de estos. La regulación génica , especialmente en bacterias, permite la adaptabilidad y la diferenciación y desarrollo celular normales . La regulación génica cuenta con múltiples niveles de reguladores. Sin embargo, la iniciación de la transcripción es crucial para controlar la expresión de los genes. ^{[ 5 ]}

Los factores antisigma se transcriben simultáneamente con su factor sigma asociado. Este emparejamiento crea un bucle de retroalimentación negativa , manteniendo los niveles adecuados de ambos factores contrastantes, ya que solo puede haber un factor antisigma por cada factor sigma que se transcribe. ^{[ 5 ]}

Las investigaciones muestran que los factores anti-sigma tienen más actividad que los factores sigma que modulan la función celular. Los factores anti-sigma también pueden activar algunas células e inhibir otras, lo que significa que desempeñan un papel esencial en la función celular. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Existen tres categorías principales para desencadenar la liberación de factores sigma a partir de factores anti-sigma: cambio de pareja, señalización directa y un mecanismo regulado por proteólisis . ^{[ 1 ]}

El mecanismo de cambio de pareja se encuentra comúnmente en bacterias Gram positivas . Consta de cuatro componentes clave: un factor sigma, un factor antisigma, un factor anti-antisigma y un complejo de fosfatasa de entrada . Una célula que no está bajo estrés tiene un factor antisigma unido al factor sigma en el gen, manteniéndolo inactivo. En momentos de estrés, un complejo de fosfatasa desfosforila el factor antisigma, permitiendo que este cambie de pareja y se una al factor anti-antisigma. Esto libera a los factores sigma para que activen el gen. Los factores de estrés ambiental, como el calor, suelen activar este mecanismo. ^{[ 1 ]}

El mecanismo de señalización directa es tal como suena: el factor anti-sigma se une a una señal, lo que provoca cambios conformacionales en la estructura de los factores anti-sigma, resultando en la liberación de los factores sigma. ^{[ 1 ]}

El mecanismo de proteólisis intramembrana regulada (RIP) permite la transducción de señales a través de las membranas. Este mecanismo se utiliza frecuentemente para regular los factores sigma ECF. El mecanismo implica dos escisiones secuenciales: la primera es una escisión externa del factor antisigma que atraviesa la membrana y la segunda escisión de los factores antisigma en el plano de la membrana, lo que da como resultado un dominio citoplasmático libre. ^{[ 1 ]}

Escherichia coli posee siete factores sigma principales, cinco de los cuales tienen un factor anti-sigma específico. La unión del factor anti-sigma a sus factores sigma depende de señales ambientales. Este mecanismo bloquea la transcripción de genes innecesarios en nuevas condiciones. La tabla a continuación muestra cinco factores sigma, el proceso que afectan y su factor anti-sigma correspondiente. En E. coli , los factores sigma transcriben sus factores anti-sigma; esto crea un bucle de retroalimentación negativa . El factor sigma puede regularse cuando se transcribe el factor anti-sigma, y ​​el factor anti-sigma cuando se transcribe el gen sigma. Los factores sigma 70 y 54 no tienen factores anti-sigma específicos; poseen otros mecanismos de bucle de retroalimentación negativa. ^{[ 4 ]}

Los factores anti-anti-sigma permiten la disociación del factor anti-sigma correspondiente de sus factores sigma, al unirse al factor anti-sigma y forzar su liberación del factor sigma. Esto permite una regulación más precisa de la transcripción de genes en respuesta a las condiciones ambientales. Por lo tanto, los factores anti-anti-sigma pueden funcionar como elementos reguladores negativos o positivos, dependiendo del factor sigma corrosivo y del gen involucrado. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

El bacteriófago T4 utiliza el factor anti-sigma para inactivar la polimerasa de Escherichia coli y así dirigir la transcripción exclusiva de sus propios genes.

AsiA es un gen del factor anti-sigma que es necesario para el desarrollo del bacteriófago T4. Esto significa que AsiA es un factor anti-sigma esencial en el bacteriófago. ^{[ 6 ] [ 4 ] [ 9 ] [ 8 ]}

Sigma B fue el primer factor anti-sigma identificado en una bacteria. Se encuentra en Bacillus subtilis y otras bacterias similares. Sigma B es un factor de respuesta al estrés que desempeña un papel en la supervivencia y la protección contra la destrucción que podría causar otros organismos, como los mamíferos. Las respuestas generales al estrés controladas por Sigma B se estimulan por factores como la temperatura, la concentración de sal, el agotamiento de energía, etc. Una vez activado, Sigma B se une a la ARN polimerasa y reconoce un promotor, lo que provoca la inhibición de los estímulos. Debido a que los ortólogos de Sigma B se conservan en diversas bacterias grampositivas, este factor anti-sigma desempeña un papel esencial en la evolución de diferentes bacterias y su capacidad para responder a factores estresantes. Los científicos han descubierto que el factor anti-sigma, Sigma B, controla más de 150 genes que influyen en la respuesta al estrés. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

Cuando Bacillus subtilis no se encuentra bajo condiciones de estrés, está regulado negativamente por el factor anti-sigma Rsbw. Rsbw es un factor anti-sigma que regula a otro factor anti-sigma, sigma B. Rsbw se une a sigma B e impide que forme la holoenzima de la ARN polimerasa. Sin embargo, en condiciones de estrés, la forma no fosforilada de la proteína, RsbV, compite con sigma B por la unión a Rsbw. RsbV se une a Rsbw, permitiendo que sigma B se una a la ARN polimerasa central, lo que resulta en la expresión de la respuesta al estrés. ^{[ 12 ] [ 13 ]}