Tesis doctoral de Javier Santos Aberturas
Los policétidos constituyen una vasta família de metabolitos secundarios entre los que se cuentan moléculas de gran importancia clínica y económica, como antibacterianos, antitumorales, anticolesterolémicos, inmunosupresores o antitumorales. Entre ellos se cuentan además los macrólidos poliénicos, compuestos producidos por actinobacterias del género streptomyces y que presentan una elevada actividad antifúngica que convierte a algunos de ellos en la principal alternativa terapeútica frente a las cada vez más prevalentes micosis opotunistas invasivas y otras infecciones causadas por hongos. la pimaricina, un polieno producido por s. Natalensis con aplicaciones clínicas y en la industria alimentaria, constituye un interesante paradigma para ayudarnos a comprender los mecanismos biosintéticos y regulatorios que gobiernan la producción del conjunto de los macrólidos poliénicos. La comprensión de la regulación de la producción los metabolitos secundarios proporciona algunas de las vías más intuitivas y fácilmente manipulables cuando lo que se busca es el aumento su producción industrial, pero hasta la fecha se sabe muy poco acerca del funcionamiento de estos mecanismos en el caso de los polienos. la agrupación biosintética de la pimaricina incluye dos genes reguladores, pimr y pimm, que actúan como reguladores positivos específicos de ruta y que codifican proteínas con arquitecturas muy particulares. Este último hecho, junto a la presencia de genes ortólogos a pimm altamente conservados en todas y cada una de las agrupaciones génicas para la biosíntesis de macrólidos poliénicos conocidas hasta la fecha, y a la presencia de un gen ortólogo a pimr altamente conservado en la agrupación génica de la filipina (pter), convierte a estos dos genes en interesantes objetos de estudio de cara a la comprensión de las particularidades de la regulación de la producción de los macrólidos poliénicos, y así se plantearon los objetivos de este trabajo. el estudio de la función del gen pimm reveló que efectivamente la proteína pimm actúa como un regulador positivo de la biosíntesis de pimaricina (además de ser su expresión un cuello de botella para la síntesis de este polieno), y que lleva a cabo su función mediante la interacción directa con un total de ocho promotores de la agrupación génica (los de los genes pims1, pimd, pims2s3s4, pime, pimi, pimj, pimab y pimk). La generación de formas truncadas de pimm (una de ellas, pimmdbd constituida tan sólo por el domino de unión a adn de tipo luxr presente en la proteína original, y otra, pimm¿pas, que tan sólo carece del dominio pas) ha revelado que el dominio pas n-terminal de esta proteína reduce al menos 500 veces su afinidad por sus promotores diana, sin que ejerza ninguna influencia sobre su especificidad de unión. En dichos promotores, pimm reconoce una secuencia palindrómica de 16 pares de bases que solapa con el elemento -35 más probable, lo que sugiere que la activación de la trascripción mediada por pimm implica la interacción directa de esta proteína con la arn polimerasa. Las formas truncadas de pimm generadas, pese a su elevada afinidad por sus dianas, se mostraron sin embargo incapaces de restablecer la producción de pimaricina en la cepa s. Natalensis mutada para el gen pimm, lo que indica que la proteína íntegra es necesaria para el reclutamiento de la arn polimerasa a los promotores del cluster de la pimaricina. el estudio de las agrupaciones génicas de otros tres macrólidos poliénicos producidos por sendas especies de streptomyces, la anfotericina, la nistatina y la filipina, reveló la conservación de la secuencia de reconocimiento de pimm en varios de sus promotores clave, lo que sugiere el control directo de un buen número de genes biosintéticos por parte del gen ortólogo a pimm presente en cada una de las agrupaciones génicas: amphriv, nysriv y ptef, respectivamente. A su vez, la capacidad de estos genes para restablecer la producción de pimaricina en una cepa de s. Natalensis mutada en el gen pimm probó la conservación funcional de las proteínas reguladores pas-luxr en las diferentes agrupaciones génicas para la biosíntesis de polienos. Adicionalmente, los resultados obtenidos a lo largo este estudio, en conjunción con las observaciones realizadas también en nuestro laboratorio con respecto a la producción de filipina, indican que la expresión del regulador pas-luxr constituye un cuello de botella general para la producción de estos antifúngicos. el análisis de la función de pimr en la agrupación génica de la pimaricina reveló la existencia de una única diana para esta proteína, situada en la región intergénica entre pimr y pimm, lo que sugiere que quizás pimr pueda ejercer su efecto como regulador positivo de la biosíntesis de pimaricina a través de la activación de la transcripción de pimm, con lo que las dos proteínas reguladoras actuarían formando parte de una misma cascada regulatoria, cuando hasta ahora se había pensado que actuaban en paralelo. La secuencia de unión para pimr está constituida por la triple repetición directa de una secuencia heptamérica, estando cada heptámero separado del siguiente por cuatro nucleótidos, lo que implica que cada unidad de repetición se extiende un total de 11 nucleótidos (casi exactamente una vuelta completa de la doble hélice de adn en conformación b). Este tipo de sitio de unión concuerda con los que se conocen para proteínas reguladoras de elevada similitud con pimr presentes en las agrupaciones génicas de otros compuestos antifúngicos estructuralmente no relacionados con los polienos. Sin embargo, y al contrario que en esos casos, la secuencia de reconocimiento de pimr no solapa con el elemento -35 de pimm, lo que sugiere que un mecanismo de activación de la transcripción distinto podría estar actuando. La secuencia de reconocimiento de pimr en la agrupación génica de la pimaricina se encuentra conservada entre los genes ptef y pter en la agrupación génica de la filipina, región a la que pimr es capaz de unirse, lo que sugiere que pter se comportaría en el caso de la filipina de una manera muy similar a como lo hace pimr en el caso su agrupación génica nativa.
Datos académicos de la tesis doctoral «Modulación de la síntesis de macrólidos poliénicos: el paradigma de la pimaricina«
- Título de la tesis: Modulación de la síntesis de macrólidos poliénicos: el paradigma de la pimaricina
- Autor: Javier Santos Aberturas
- Universidad: León
- Fecha de lectura de la tesis: 08/04/2011
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Jesús Aparicio Fernandez
- Tribunal
- Presidente del tribunal: Jesús Sánchez martín
- Jesús Cortés bargallo (vocal)
- Carlos Rodríguez osorio (vocal)
- José Manuel Fernández ábalos (vocal)