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Articulo de referencia

di-GMP cíclico

5 ,12λ 5 -difuro[3,2-''d'':3′,2′-''j''][1,3,7,9,2,8]tetraoxadiphosphacyclododecine-5,12-dione"},"OtherNames":{"wt":"Cyclic diguanylate; 3',5'-Cyclic diguanylic acid; c-di-GMP; 5...

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El di-GMP cíclico (también llamado diguanilato cíclico y c-di- GMP ) es un segundo mensajero utilizado en la transducción de señales en una amplia variedad de bacterias . [ 1 ] No se sabe que las arqueas utilicen di-GMP cíclico , y solo se ha observado en eucariotas en Dictyostelium . [ 2 ] El papel biológico del di-GMP cíclico se descubrió por primera vez cuando se identificó como un activador alostérico de una celulosa sintasa presente en Gluconacetobacter xylinus para producir celulosa microbiana . [ 3 ]

En cuanto a su estructura, se trata de un ciclo que contiene solo dos bases de guanina unidas por ribosa y fosfato .

Función

El contacto con superficies aumenta el c-di-GMP que aumenta la transcripción , traducción y post-traducción de exopolisacáridos (EPS) y otros componentes de la matriz de sustancias poliméricas extracelulares (ver la revisión de Jenal et al 2017). [ 4 ] En bacterias, ciertas señales se comunican mediante la síntesis o degradación de di-GMP cíclico. El di-GMP cíclico es sintetizado por proteínas con actividad de diguanilato ciclasa . Estas proteínas suelen tener un motivo GGDEF característico , que se refiere a una secuencia conservada de cinco aminoácidos . La degradación del di-GMP cíclico se ve afectada por proteínas con actividad de fosfodiesterasa . Estas proteínas tienen un motivo de aminoácidos EAL o HD-GYP. Los procesos que se sabe que están regulados por el di-GMP cíclico, al menos en algunos organismos, incluyen la formación de biopelículas (como las matrices EPS encontradas por Steiner et al 2013), [ 4 ] la motilidad (especialmente la transición de móvil a sésil, véase la revisión de Jenal et al 2017) [ 4 ] y la producción de factores de virulencia .

Regulación

Los niveles de di-GMP cíclico se regulan mediante diversos mecanismos. Muchas proteínas con dominios GGDEF, EAL o HD-GYP se encuentran con otros dominios que pueden recibir señales, como los dominios PAS . Se cree que las enzimas que degradan o sintetizan di-GMP cíclico se localizan en regiones específicas de la célula, donde influyen en receptores en un espacio restringido. [ 1 ] En Gluconacetobacter xylinus, el c-di-GMP estimula la polimerización de glucosa en celulosa como un activador alostérico de alta afinidad de la enzima celulosa sintasa. [ 3 ] Algunas enzimas diguanilato ciclasa son inhibidas alostéricamente por el di-GMP cíclico.

Los niveles de di-GMP cíclico regulan otros procesos a través de diversos mecanismos. La celulosa sintasa de Gluconacetobacter xylinus es estimulada alostéricamente por el di-GMP cíclico, lo que presenta un mecanismo por el cual el di-GMP cíclico puede regular la actividad de la celulosa sintasa. Se ha demostrado que el dominio PilZ se une al di-GMP cíclico y se cree que participa en la regulación dependiente de este, pero se desconoce el mecanismo por el cual lo hace. Estudios estructurales recientes de dominios PilZ de dos especies bacterianas han demostrado que estos dominios cambian drásticamente de conformación al unirse al di-GMP cíclico. [ 5 ] [ 6 ] Esto lleva a la fuerte inferencia de que los cambios conformacionales en los dominios PilZ permiten que la actividad de las proteínas efectoras específicas (como la celulosa sintasa) sea regulada por el di-GMP cíclico. Los ribointerruptores denominados ribointerruptor cíclico di-GMP-I y ribointerruptor cíclico di-GMP-II regulan la expresión génica en respuesta a las concentraciones de di-GMP cíclico en diversas bacterias, pero no en todas las bacterias que se sabe que utilizan di-GMP cíclico.

Asociación con el huésped

El c-di-GMP se ha relacionado con la asociación con el huésped en múltiples especies de Pseudomonas . En un experimento donde se cultivó Pseudomonas lurida en asociación con el nematodo huésped Caenorhabditis elegans, se observaron mutaciones genéticas en ciertos genes que regulaban positivamente el c-di-GMP, lo que provocó la aparición de un morfotipo especializado en el huésped. Las mutaciones que afectan la regulación del c-di-GMP se descubrieron mediante secuenciación del genoma completo. Los genes wspE y wspF del operón wsp mostraron mutaciones que regulaban positivamente el c-di-GMP. Además, se determinó que las mutaciones en el gen rph también afectan la expresión del c-di-GMP, lo que constituye un descubrimiento novedoso, ya que rph no se había relacionado previamente con la regulación del c-di-GMP. [ 7 ]

Para una revisión de las funciones de c-di-GMP en Caulobacter crescentus , Pseudomonas aeruginosa , Komagataeibacter xylinus / ​Gluconacetobacter xylinus , Myxococcus xanthus , Bdellovibrio bacteriovorus y Pseudomonas fluorescens, consulte Jenal et al 2017. [ 4 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Tamayo R, Pratt JT, Camilli A (2007). " Funciones del diguanilato cíclico en la regulación de la patogénesis bacteriana" . Annual Review of Microbiology . 61 : 131–148 . doi : 10.1146/annurev.micro.61.080706.093426 . PMC 2776827. PMID 17480182 .  
  2. ↑ Chen ZH, Schaap P (agosto de 2012). "El mensajero procariota c-di-GMP desencadena la diferenciación de las células del tallo en Dictyostelium" . Nature . 488 ( 7413): 680– 683. Bibcode : 2012Natur.488..680C . doi : 10.1038/nature11313 . PMC 3939355. PMID 22864416 .  
  3. 1 2 Ross P, Weinhouse H, Aloni Y, Michaeli D, Weinberger-Ohana P, Mayer R, et al. (1987). "Regulación de la síntesis de celulosa en Acetobacter xylinum por ácido diguanílico cíclico". Nature . 325 (6101): 279– 281. Bibcode : 1987Natur.325..279R . doi : 10.1038/325279a0 . PMID 18990795 . S2CID 4305512 .   
  4. 1 2 3 4 Laventie BJ, Jenal U (septiembre de 2020). "Detección de superficies y adaptación en bacterias" . Annual Review of Microbiology . 74 (1). Annual Reviews : 735–760 . doi : 10.1146/ annurev -micro-012120-063427 . PMID 32905753. S2CID 221622525 .  
  5. ↑ Benach J, Swaminathan SS, Tamayo R, Handelman SK, Folta-Stogniew E, Ramos JE, et al. (diciembre de 2007). "La base estructural de la transducción de señales de diguanilato cíclico por dominios PilZ" . The EMBO Journal . 26 (24). Organización Europea de Biología Molecular: 5153–5166 . doi : 10.1038 /sj.emboj.7601918 . PMC 2140105. PMID 18034161 .   
  6. ↑ Ko J, Ryu KS, Kim H, Shin JS, Lee JO, Cheong C, et al. (abril de 2010). "La estructura de PP4397 revela la base molecular de los diferentes modos de unión de c-di-GMP por las proteínas del dominio Pilz". Journal of Molecular Biology . 398 (1): 97– 110. doi : 10.1016/j.jmb.2010.03.007 . PMID 20226196 .  
  7. ↑ Obeng N, Czerwinski A, Schütz D, Michels J, Leipert J, Bansept F, et al. (octubre de 2023). " El c-di-GMP bacteriano tiene un papel clave en el establecimiento de la simbiosis huésped-microbio" . Nature Microbiology . 8 (10): 1809– 1819. doi : 10.1038/s41564-023-01468-x . PMC 10522488. PMID 37653009 .