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La sintasa/hidrolasa bifuncional (p)ppGpp SpoT o SpoT es una enzima reguladora de la familia de proteínas homólogas RelA/SpoT (RSH) que sintetiza e hidroliza (p)ppGpp para regular la respuesta estricta bacteriana a los factores de estrés ambiental. [ 3 ] SpoT se considera una proteína RSH de forma "larga" y se encuentra en muchas bacterias y cloroplastos de plantas. [ 4 ] SpoT y sus homólogos se han estudiado en el organismo modelo bacteriano E. coli por su papel en la producción y degradación de (p)ppGpp en la vía de respuesta estricta.

Función en la vía de respuesta estricta

La respuesta estricta regulada por SpoT, RelA y sus homólogos puede hacer que una bacteria aumente su persistencia en ambientes estresantes. [ 5 ] SpoT puede actuar como hidrolasa y sintetasa de las alarmonas (p) ppGpp en la vía de respuesta estricta con Mn2+ como su cofactor . [ 6 ] Cuando hay estresores ambientales presentes, SpoT usa ATP y GDP para sintetizar (p) ppGpp y catalizar la respuesta estricta. [ 7 ] Cuando se eliminan los estresores y una respuesta estricta ya no es necesaria SpoT hidroliza (p) ppGpp, escindiéndolo en GTP y difosfato . [ 7 ] Se ha documentado que los estresores ambientales, incluidos, pero no limitados, la inanición de aminoácidos, [ 3 ] las deficiencias de carbono, [ 8 ] las deficiencias de fosfato [ 9 ] y los cambios de temperatura [ 4 ] causan la activación del gen que codifica SpoT.

La proteína transportadora de acilo (ACP) se une al dominio TGS de SpoT; esta unión probablemente está influenciada por la proporción de ACP no acilada a ACP acilada en la célula. [ 10 ]

Función como hidrolasa

SpoT actúa principalmente como hidrolasa en sistemas similares a E. coli . La actividad hidrolasa de SpoT depende de Mn2+ y posee un motivo His-Asp (HD) conservado. [ 11 ] La hidrolasa SpoT detecta la deficiencia de fosfato para elevar (p)ppGpp, lo que induce IraP, un antiadaptador de RssB que antagoniza la activación de RssB sobre el recambio de RpoS, induciendo así RpoS. [ 9 ]

SpotT en E. coli

En E. coli , la proteína SpoT consta de 702 aminoácidos. [ 6 ] E. coli utiliza RelA y SpoT como sus dos enzimas reguladoras principales de (p)ppGpp. [ 12 ] Cuando el gen que codifica RelA no es funcional, E. coli aún puede regular (p)ppGpp a través de SpoT ya que tiene dominios HD y SYNTH .

Dos árboles filogenéticos de dominios proteicos de hidrolasa (HD) y sintetasa (SYNTH) relacionados con la producción de ppGpp.
Dominios de la familia de proteínas homólogas RelA/SpoT (RSH) separados por la función de hidrolasa (HD) y la función de sintetasa (SYNTH). [ 4 ]

SpoT y RelA presentan numerosas variantes homólogas, formando la familia de proteínas homólogas RelA/SpoT (RSH). Estas homólogas desempeñan funciones similares a las de SpoT y RelA en respuestas de estrés. Los dominios proteicos observados en los miembros de la familia de proteínas RSH se diferencian por su funcionalidad hidrolasa (HD) y su funcionalidad sintetasa (SYNTH) (véase la Figura 2). [ 4 ]

Referencias

  1. ↑ Maxwell A (2021-07-28). "Recomendación de la facultad sobre la predicción de estructuras proteicas de alta precisión con AlphaFold" . doi : 10.3410/f.740477161.793587439 . S2CID 242530331 . {{cite journal}}: Para citar una revista se requiere |journal=( ayuda )
  2. ↑ Varadi M, Anyango S, Deshpande M, Nair S, Natassia C, Yordanova G, et al. (enero de 2022). "AlphaFold Protein Structure Database: expansión masiva de la cobertura estructural del espacio de secuencias de proteínas con modelos de alta precisión" . Nucleic Acids Research . 50 (D1): D439– D444. doi : 10.1093/nar/gkab1061 . PMC 8728224. PMID 34791371 .   
  3. 1 2 Pausch P, Abdelshahid M, Steinchen W, Schäfer H, Gratani FL, Freibert SA, et al. (septiembre de 2020). " Base estructural para la regulación de la sintetasa e hidrolasa opuestas (p)ppGpp dentro del orquestador de respuesta estricta Rel" . Cell Reports . 32 (11) 108157. doi : 10.1016/j.celrep.2020.108157 . PMID 32937119. S2CID 221770084 .   
  4. 1 2 3 4 Atkinson GC, Tenson T, Hauryliuk V (2011-08-09). "La superfamilia homóloga RelA/SpoT (RSH): distribución y evolución funcional de las sintetasas e hidrolasas de ppGpp en el árbol de la vida" . PLOS ONE . 6 (8) e23479. Bibcode : 2011PLoSO...623479A . doi : 10.1371/journal.pone.0023479 . PMC 3153485. PMID 21858139 .  
  5. ↑ Balaban NQ, Helaine S, Lewis K, Ackermann M, Aldridge B, Andersson DI, et al. (julio de 2019). " Definiciones y directrices para la investigación sobre la persistencia de antibióticos" . Nature Reviews. Microbiology . 17 (7): 441– 448. doi : 10.1038/s41579-019-0196-3 . PMC 7136161. PMID 30980069 .   
  6. 1 2 "spoT - Sintasa/hidrolasa bifuncional (p)ppGpp SpoT - Escherichia coli (cepa K12) - gen y proteína spoT" . www.uniprot.org . Consultado el 1 de mayo de 2022 .
  7. 1 2 Ronneau S, Hallez R (julio de 2019). "Crear y romper la alarmona: regulación de las enzimas (p)ppGpp sintetasa/hidrolasa en bacterias" . FEMS Microbiology Reviews . 43 (4): 389– 400. doi : 10.1093/ femsre /fuz009 . PMC 6606846. PMID 30980074 .  
  8. ↑ Lesley JA, Shapiro L (octubre de 2008). "SpoT regula la estabilidad de DnaA y el inicio de la replicación del ADN en Caulobacter crescentus con deficiencia de carbono" . Journal of Bacteriology . 190 (20): 6867– 6880. doi : 10.1128/JB.00700-08 . PMC 2566184. PMID 18723629 .  
  9. 1 2 Spira B, Silberstein N, Yagil E (julio de 1995). "Síntesis de guanosina 3',5'-bispirofosfato (ppGpp) en células de Escherichia coli con deficiencia de Pi" . Journal of Bacteriology . 177 (14): 4053– 4058. doi : 10.1128/jb.177.14.4053-4058.1995 . PMC 177136. PMID 7608079 .  
  10. ↑ Battesti A, Bouveret E (noviembre de 2006). "Interacción proteína transportadora de acilo/SpoT, el interruptor que vincula la respuesta al estrés dependiente de SpoT con el metabolismo de los ácidos grasos" . Molecular Microbiology . 62 (4): 1048– 1063. doi : 10.1111/j.1365-2958.2006.05442.x . PMID 17078815. S2CID 7857443 .  
  11. ↑ Yakunin AF, Proudfoot M, Kuznetsova E, Savchenko A, Brown G, Arrowsmith CH, Edwards AM (agosto de 2004). "El dominio HD de la nucleotidiltransferasa de ARNt de Escherichia coli tiene actividades de fosfodiesterasa 2',3'-cíclica, 2'-nucleotidasa y fosfatasa" . The Journal of Biological Chemistry . 279 (35): 36819–36827 . doi : 10.1074/jbc.M405120200 . PMID 15210699 . 
  12. ↑ Liu K, Bittner AN, Wang JD (abril de 2015). "Diversidad en el metabolismo y los efectores de (p)ppGpp" . Current Opinion in Microbiology . Regulación celular. 24 : 72–79 . doi : 10.1016/j.mib.2015.01.012 . PMC 4380541. PMID 25636134 .  

Lecturas adicionales

  • Srivatsan A, Wang JD (abril de 2008). "Control de la transcripción, traducción y replicación bacteriana por (p)ppGpp". Current Opinion in Microbiology . 11 (2): 100– 5. doi : 10.1016/j.mib.2008.02.001 . PMID 18359660 . 
  • Wendrich TM, Marahiel MA (octubre de 1997). "Clonación y caracterización de un homólogo de relA/spoT de Bacillus subtilis" . Molecular Microbiology . 26 (1): 65–79 . doi : 10.1046/j.1365-2958.1997.5511919.x . PMID 9383190. S2CID 33335651 .