fis

fis es ungen de E. coli que codifica la proteína Fis (o FIS ). La regulación de este gen es más compleja que la de la mayoría de los demás genes del genoma de E. coli , ya que Fis es una proteína importanteque regula la expresión de otros genes. Se supone que fis está regulado por H-NS , IHF y CRP . También regula su propia expresión ( autorregulación ). Fis es una de las proteínas de unión al ADN más abundantes en Escherichia coli en condiciones de crecimiento ricas en nutrientes.

Fis se descubrió inicialmente por su papel en la estimulación de la inversión catalizada por Gin del segmento G del genoma del fago Mu. ^{[ 1 ]} Fis se identificó originalmente como el factor de estimulación de la inversión de las recombinasas de ADN homólogas Hin y Gin, específicas de sitio, de Salmonella y el fago Mu, respectivamente. Recientemente se ha demostrado que esta pequeña proteína básica, que flexiona el ADN, funciona en muchas otras reacciones, incluyendo la recombinación específica de sitio del fago lambda, la activación transcripcional de los operones de ARNr y ARNt, la represión de su propia síntesis y la replicación de ADN dirigida por oriC. Las concentraciones celulares de Fis varían enormemente bajo diferentes condiciones de crecimiento, lo que puede tener importantes implicaciones regulatorias para el papel fisiológico de Fis en estas diferentes reacciones. ^{[ 2 ]}

Estructuralmente, Fis se pliega en cuatro hélices α (A–D) y una horquilla β . Las hélices A y B proporcionan los contactos entre los monómeros de Fis, facilitando la formación de dímeros, mientras que las hélices C y D forman un motivo hélice-giro-hélice que es esencial para la unión al ADN. ^{[ 3 ]}

Fis es una proteína pequeña asociada a nucleótidos muy importante que desempeña un papel en la afectación de la estructura del cromosoma bacteriano y el inicio de la replicación del ADN. ^{[ 4 ]} Es una proteína asociada al nucleoide en Escherichia coli que es abundante durante el crecimiento exponencial temprano en medio rico pero escasea durante la fase estacionaria. ^{[ 5 ]} Cuando las células en fase estacionaria se subcultivan en un medio rico, los niveles de Fis aumentan de menos de 100 a más de 50 000 copias por célula antes de la primera división celular. A medida que las células entran en crecimiento exponencial, la síntesis naciente se desactiva en gran medida y los niveles intracelulares de Fis disminuyen en función de la división celular. La síntesis de Fis también aumenta transitoriamente cuando las células en crecimiento exponencial se cambian a un medio más rico. La magnitud del pico de síntesis de Fis parece reflejar la magnitud del cambio nutricional. Los niveles de ARNm de fis se asemejan mucho al patrón de expresión de la proteína, lo que sugiere que la regulación ocurre principalmente a nivel transcripcional. En la región promotora de fis se encuentran dos sitios de unión a la ARN polimerasa y al menos seis sitios de unión a Fis de alta afinidad. La expresión de este operón fis está regulada negativamente por Fis in vivo, y la proteína Fis purificada puede impedir la formación de complejos estables por la ARN polimerasa en el promotor de fis in vitro. Sin embargo, la autorregulación solo explica parcialmente el patrón de expresión de Fis. Se ha demostrado que las fluctuaciones en los niveles de Fis sirven como una señal temprana de un aumento en la ingesta nutricional y son importantes para las funciones fisiológicas que Fis desempeña en la célula. ^{[ 6 ]}

Es una proteína reguladora global en Escherichia coli que activa la transcripción del ARN ribosómico ( ARNr ) al unirse a tres sitios de activación corriente arriba del promotor del ARNr y aumenta la transcripción de 5 a 10 veces in vivo . La sobreexpresión de Fis produce diferentes efectos en el crecimiento celular dependiendo de las condiciones nutricionales. ^{[ 7 ]} La ​​proteína nucleoide Fis se diferencia por su rápido aumento en las tasas de síntesis tras cambios en los nutrientes y su abundancia en células de E. coli de rápido crecimiento. ^{[ 8 ]}

Se sabe que Fis activa la transcripción del ARN ribosómico, así como la de otros genes. Tiene un papel directo en la activación corriente arriba de los promotores del ARNr. Fis se une a una secuencia potenciadora recombinacional que es necesaria para estimular la inversión del ADN mediada por hin . También se ha demostrado que previene el inicio de la replicación del ADN desde oriC . ^{[ 9 ]}

Se ha demostrado que las secuencias de 32 a 94 nucleótidos río arriba del AUG de fis son responsables de aumentar la actividad del gen reportero de traducción fis lacZ en más de 100 veces. Dentro de esta región, un elemento de secuencia AU centrado 35 nucleótidos río arriba del AUG de fis aumenta la traducción de fis hasta 15 veces. La formación de un supuesto elemento de estructura secundaria de ARN que comienza 50 nucleótidos río arriba del AUG también afecta positivamente la traducción de fis hasta 10 veces. El gen fis se cotranscribe con el gen dusB río arriba , que codifica una enzima modificadora de ARNt. Los niveles de proteína DusB son muy bajos incluso en condiciones de alta transcripción del operón y altos niveles de proteína Fis. ^{[ 10 ]}

Fis ha sido considerada una proteína arquitectónica de la cromatina bacteriana. ^{[ 11 ]} Además de modular la arquitectura de la cromatina, se sabe que influye en numerosos promotores de E. coli y otras bacterias. Tanto los estudios in vivo como in vitro indican que Fis actúa como un represor transcripcional del promotor "mom" . Existen datos que muestran que Fis media su efecto represor al impedir el acceso de la ARN polimerasa al promotor mom . Un efecto represor combinado de Fis y factores reguladores negativos previamente caracterizados podría ser responsable de mantener el gen silenciado la mayor parte del tiempo. Además de provocar una regulación negativa general del genoma Mu , también asegura el silenciamiento del gen mom , ventajoso pero potencialmente letal . ^{[ 12 ]}

Fis como regulador crítico de la expresión de la cápsula. Fis también participa en la regulación de diversos genes en especies bacterianas como P. multocida , Escherichia coli enteroagregativa, ^{[ 13 ]} organismos similares. Algunos de estos genes incluyen importantes factores de virulencia. ^{[ 14 ]}

El papel de fis está bien estudiado en E. coli, pero su función en pseudomonas solo se ha examinado brevemente. Estudios recientes en Enterobacteriaceae han demostrado que fis regula positivamente el movimiento flagelar de las bacterias. Observaciones en Pseudomonas putida demuestran que fis reduce la migración de P. putida hacia los ápices de las raíces de cebada y, por lo tanto, la competitividad de las bacterias en las raíces. También se observó que la sobreexpresión de fis reduce drásticamente la motilidad natatoria y facilita la formación de biopelículas de P. putida. Es posible que la expresión elevada de Fis sea importante en la adaptación de P. putida durante la colonización de las raíces de las plantas al promover la formación de biopelículas cuando la migración de las bacterias ya no es ventajosa. ^{[ 15 ]}

Se demostró que Fis es esencial para la estabilidad del plásmido lineal pDSIUDi y afecta la motilidad de S. Typhi . ^{[ 16 ]}

La proteína FIS amortigua la disminución del superenrollamiento negativo en la expresión de tyrT y rrnA. El sitio de unión de FIS corriente arriba de rrnA es necesario para esto, y es probable que FIS permita la curvatura local del ADN. Véase Travers y Muskhelishvili 2005 para más detalles.