Proteína de unión al ADN bacteriano

Inicialmente, se creía que las proteínas bacterianas de unión al ADN ayudaban a estabilizar dicho ADN. Actualmente, se han descubierto muchas más funciones de estas proteínas, incluida la regulación de la expresión génica mediante la proteína H-NS, una proteína de estructuración nucleoide similar a las histonas .

H-NS tiene un peso molecular aproximado de 15,6 kDa y participa en la regulación de la transcripción bacteriana mediante la represión y activación de ciertos genes. H-NS se une al ADN con una curvatura intrínseca. En E. coli , H-NS se une al promotor P1, disminuyendo la producción de ARNr durante los periodos de crecimiento lento y estacionario. La ARN polimerasa y la proteína de unión al ADN H-NS comparten sitios de unión; se cree que H-NS regula la producción de ARNr actuando sobre el sitio de inicio de la transcripción. Se ha descubierto que tanto H-NS como la ARN polimerasa se unen al promotor P1 y forman un complejo. Cuando H-NS se une a la ARN polimerasa en la región promotora, se producen diferencias estructurales en el ADN que se vuelven accesibles. ^{[ 7 ]} También se ha descubierto que H-NS puede afectar la traducción al unirse al ARNm y provocar su degradación.

HU es una pequeña proteína bacteriana de unión al ADN (10 kDa ^{[ 8 ]} ), que estructuralmente difiere de una histona eucariota pero funcionalmente actúa de manera similar a una histona al inducir superenrollamiento negativo en ADN circular con la ayuda de la topoisomerasa . La proteína ha sido implicada en la replicación, recombinación y reparación del ADN. Con un núcleo hidrofóbico α-helicoidal y dos brazos de cinta β cargados positivamente, HU se une de manera no específica al ADN bicatenario con baja afinidad, pero se une al ADN alterado, como uniones, muescas, huecos, horquillas y salientes, con alta afinidad. Los brazos se unen al surco menor del ADN en estados de baja afinidad; en estados de alta afinidad, un componente del núcleo α-helicoidal también interactúa con el ADN. Sin embargo, la función de esta proteína no se limita únicamente al ADN; HU también se une al ARN y a los híbridos ADN-ARN con la misma afinidad que el ADN superenrollado. ^{[ 9 ]}

Investigaciones recientes han revelado que HU se une con alta especificidad al ARNm de rpoS, ^{[ 10 ]} un transcrito del factor sigma de estrés de la ARN polimerasa, y estimula la traducción de la proteína. Además de esta función sobre el ARN, también se demostró que HU se une a DsrA, un pequeño ARN no codificante que regula la transcripción mediante la represión de H-NS y estimula la traducción mediante el aumento de la expresión de rpoS. Estas interacciones sugieren que HU ejerce múltiples influencias sobre la transcripción y la traducción en células bacterianas.

El factor de integración del huésped, IHF, no es una proteína asociada al nucleoide que se encuentre únicamente en bacterias gramnegativas. ^{[ 11 ]} Es un heterodímero de 20 kDa, compuesto por subunidades α y β que se unen a la secuencia 5' - WATCAANNNNTTR - 3' y doblan el ADN aproximadamente 160 grados. ^{[ 12 ]} Los brazos β del IHF tienen residuos de prolina que ayudan a estabilizar las curvaturas del ADN. Estas curvaturas pueden ayudar a compactar el ADN y permitir el superenrollamiento . El modo de unión al ADN depende de factores ambientales, como la concentración de iones presentes. Con una alta concentración de KCl, se produce una curvatura débil del ADN. Se ha descubierto que se produce una curvatura más pronunciada del ADN cuando la concentración de KCl es inferior a 100 mM y el IHF no está concentrado. ^{[ 13 ]}

Se descubrió que IHF es un cofactor necesario para la recombinación del fago λ en E. coli. En 2016, se descubrió que IHF también desempeña un papel clave en los sistemas CRISPR de tipo I y tipo II. Tiene un papel fundamental al permitir que el complejo Cas1-Cas2 integre nuevos espaciadores en la secuencia CRISPR. Se cree que la curvatura del ADN por IHF altera el espaciado en los surcos mayor y menor del ADN, lo que permite que el complejo Cas1-Cas2 entre en contacto con las bases del ADN. ^{[ 14 ]} Esta es una función clave en el sistema CRISPR, ya que garantiza que los nuevos espaciadores se añadan siempre al principio de la secuencia CRISPR, junto a la secuencia líder. Esta dirección de la integración por parte de IHF asegura que los espaciadores se añadan cronológicamente, lo que permite una mejor protección contra la infección viral más reciente. ^{[ 15 ]}