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Mal regulón

En genética bacteriana , el regulón mal es un regulón , o grupo de genes bajo regulación común , asociado al catabolismo de la maltosa y las maltodextrinas . El sistema está esp...

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En genética bacteriana , el regulón mal es un regulón , o grupo de genes bajo regulación común , asociado al catabolismo de la maltosa y las maltodextrinas . El sistema está especialmente bien caracterizado en el organismo modelo Escherichia coli , donde se describe clásicamente como un grupo de diez genes en múltiples operones cuya expresión está regulada por una única proteína reguladora (específicamente un activador ), malT .

En muchas bacterias Gram positivas , como Streptococcus pneumoniae , el catabolismo de la maltosa se regula de manera diferente, a través de un represor transcripcional llamado malR, de la familia de represores lac . [ 1 ]

Malta

Escherichia coli

En Escherichia coli ( Enterobacteriaceae , Pseudomonadota), MalT se une a la maltosa o maltodextrina y experimenta un cambio conformacional que le permite unirse al ADN en secuencias cercanas a los promotores de los genes necesarios para la captación y el catabolismo de estos azúcares. El sistema de regulación de la maltosa en E. coli es un ejemplo clásico de regulación positiva . [ 2 ] [ 3 ] : 344, 546

malT está regulado por represión catabólica a través de la proteína activadora catabólica . [ 2 ] Los genes bajo el control de malT incluyen tres operones ( malEFG , malK-lamB-malM y malPQ ) y dos genes sueltos ( malS , malZ ). Estos codifican componentes del transportador de casete de unión a ATP (MalEFGK 2 ), maltoporina (LamB), proteína de unión a maltosa (MalE) y varias enzimas (maltodextrina fosforilasa MalP, maltodextrina glucosidasa MalZ, alfa-amilasa periplásmica MalS, amilomaltasa MalQ). [ 2 ] [ 4 ] [ 5 ] La función de malM no está clara. [ 2 ]

La malT puede activarse mediante maltotriosa endógena, por lo que podría activarse mediante fuentes alternativas de esta sustancia, como la degradación del glucógeno y la síntesis directa. [ 2 ]

MalK puede actuar como represor. Posiblemente lo hace uniéndose a MalT. MalY (del operón malXY ) también parece ser un represor, al igual que Aes, posiblemente también mediante la unión a MalT. La proteína PhoP fosforilada afecta la expresión de los genes controlados por MalT, pero no la de MalT en sí. [ 2 ]

Otras bacterias

Otras bacterias Gram negativas pueden tener genes adicionales bajo el control de malT. Por ejemplo, Klebsiella pneumoniae (Enterobacteriaceae) posee un conjunto de genes pul para la biosíntesis y secreción de pululanasa bajo el control de malT. Klebsiella oxytoca posee un conjunto de genes cym para la captación y utilización de ciclodextrinas. [ 2 ]

También se sabe que el regulón de maltosa está implicado en la patogenicidad de Vibrio cholerae ( Vibrionaceae , Pseudomonadota) y que la mutación en Vch malQ y malF reduce su virulencia. Salmonella sv. Typhimurium (Enterobacteriaceae) también tiene una versión de malM. [ 2 ]

MalR

Estreptococo

En Streptococcus pneumoniae ( Streptococcaceae , Bacillota), el catabolismo de la maltosa está regulado por un represor transcripcional llamado malR, perteneciente a la familia de represores lac . malR se une a una región corriente arriba de dexB (glucano 1,6-alfa-glucosidasa), ptsG (sistema PTS, componentes IIABC), malMP (M: maltodextrina, P: proteína de la familia de la glucógeno fosforilasa) y malXCD (X: transportador ABC de maltosa/maltodextrina, CD: permeasa de maltodextrina). malR está codificado en el operón malAR . [ 1 ] Otras regiones bajo el control de malR (y por lo tanto parte del regulón mal) incluyen una amilasa AmyA2, una glucocinasa RokB y (como en Klebsiella ) una pululanasa PulA. [ 1 ]

En Streptococcus mutans , el regulón mal incluye al menos los operones malQ - glgP , malXFGK / malEFGK , reprimidos por malR . [ 1 ] (Los operones de S. mutans se nombran principalmente por homología con E. coli : los nombres idénticos indican la coincidencia más cercana y una posible correspondencia funcional. S. mutans tiene dos copias subfuncionalizadas del sistema llamadas mal y msm . [ 6 ] S. pneumoniae malXCD corresponde a S. mutans mal(X/E)FG / msmEFG . [ 7 ] ) También hay un MalT bajo el control de MalR , pero en realidad es otro transportador ABC, una parte del sistema de fosfotransferasa dependiente de fosfoenolpiruvato (PTS). [ 7 ] [ 1 ]

En S. pyogenes , hay dos operones transportadores ABC en una orientación "cabeza con cabeza", malXCD y malEFG . [ 7 ]

Otras bacterias

En Streptomyces coelicolor (Streptomycetaceae, Actinomycetota), la transcripción del grupo de genes transportadores malEFG es inducida por la maltosa y reprimida por malR. [ 1 ]

En Lactococcus lactis (Streptococcaceae), MalR actúa como un activador transcripcional del regulón mal; en este contexto, la "R" se reinterpreta como "regulador" (todavía homólogo al MalR de Streptococcus y parte de la familia de represores lac ). [ 1 ]

Otros reguladores

Sulfolobus acidocaldarius , que no es una bacteria (es una arquea ), utiliza un MalR [ 1 ] de la familia TrmB como activador del regulón de maltosa, que incluye el transportador ABC (malEFGK), la α-amilasa (amyA) y la α-glucosidasa (malA). Aunque también se le llama "MalR", no pertenece a la misma familia que el represor lac. Sin embargo, esto contrasta con la función de la mayoría de los miembros de TrmB, que es actuar como represor. [ 8 ]

Referencias

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 Afzal, Muhammad; Shafeeq, Sulman; Manzoor, Irfan; Kuipers, Oscar P. (1 de junio de 2015). " Regulación transcripcional dependiente de maltosa del regulón mal por MalR en Streptococcus pneumoniae" . PLOS ONE . 10 (6) e0127579. Bibcode : 2015PLoSO..1027579A . doi : 10.1371/journal.pone.0127579 . PMC 4451989. PMID 26030923 .  
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 Boos, W; Shuman, H (marzo de 1998). "Sistema de maltosa/maltodextrina de Escherichia coli: transporte, metabolismo y regulación" . Microbiology and Molecular Biology Reviews . 62 (1): 204– 29. Bibcode : 1998MMBR...62..204B . doi : 10.1128/MMBR.62.1.204-229.1998 . PMC 98911. PMID 9529892 .  
  3. ↑ Clark, David P.; Pazdernik, Nanette; MeGehee, Michelle R. (2018). Biología molecular (Tercera ed.). Londres: Elsevier Science. ISBN  978-0-12-813289-0.
  4. ↑ Dippel, Renate; Boos, Winfried (15 de diciembre de 2005). " El sistema de maltodextrina de Escherichia coli: metabolismo y transporte" . Journal of Bacteriology . 187 (24): 8322– 8331. doi : 10.1128/JB.187.24.8322-8331.2005 . PMC 1316994. PMID 16321936 .  
  5. ↑ Tran, PL; Yoo, M; Kim, SG; Park, JT (14 de febrero de 2025). "MalS, una α-amilasa periplásmica en Escherichia coli, tiene una afinidad de unión al glucógeno con especificidades de sustrato únicas" . Microbiología Aplicada y Biotecnología . 109 (1): 46. doi : 10.1007/s00253-025-13421-5 . PMC 11828803. PMID 39951101 .  
  6. ↑ Kilic, Ali O.; Honeyman, Allen L.; Tao, Lin (enero de 2007). "Especificidad de sustrato superpuesta para sacarosa y maltosa de dos sistemas de captación de azúcar dependientes de proteínas de unión en Streptococcus mutans". FEMS Microbiology Letters . 266 (2): 218– 223. doi : 10.1111/j.1574-6968.2006.00522.x . PMID 17233733 . 
  7. 1 2 3 Webb, Alexander J.; Homer, Karen A.; Hosie, Arthur HF (enero de 2008). "Dos transportadores ABC estrechamente relacionados en Streptococcus mutans participan en la captación de disacáridos y/o oligosacáridos" . Journal of Bacteriology . 190 (1): 168– 178. doi : 10.1128/jb.01509-07 . PMC 2223742. PMID 17965163 .  
  8. ↑ Wagner, M; Wagner, A; Ma, X; Kort, JC; Ghosh, A; Rauch, B; Siebers, B; Albers, SV (febrero de 2014). "Investigación del promotor malE y MalR, un regulador positivo del regulón de maltosa, para un sistema de expresión mejorado en Sulfolobus acidocaldarius" . Applied and Environmental Microbiology . 80 (3): 1072– 81. Bibcode : 2014ApEnM..80.1072W . doi : 10.1128/AEM.03050-13 . PMC 3911195. PMID 24271181 .