Caracterización y regulación del transporte núcleo-citoplasmático de hexoquinasa 2 en saccharomyces cerevisiae
- Autores: Paula Fernández García
- Directores de la Tesis: Pilar Herrero Espilez (codir. tes.), Fernando Moreno Sanz (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Oviedo ( España ) en 2012
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: María-Isabel González-Siso (presid.), Rosaura Rodicio Rodicio (secret.), Juan Carlos Igual García (voc.)
- Materias:
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- Resumen
La proteína Hxk2 de Saccharomyces cerevisiae, es una proteína bifuncional con una doble localización intracelular que varía dependiendo de la función a desarrollar y de los niveles de glucosa del medio de crecimiento.
En S. cerevisiae, la glucosa regula la expresión de numerosos genes, reprimiendo la expresión de aquellos que codifican enzimas relacionados con la respiración o con el uso de fuentes de carbono alternativas, e induciendo la expresión de aquellos que codifican enzimas glicolíticos o transportadores, posibilitando su uso.
En el citoplasma celular, la proteína Hxk2 fosforila a la glucosa en su carbono 6 en la primera etapa de la glucólisis, siendo esta su función catalítica. Por otra parte, Hxk2 regula la expresión de algunos genes como son SUC2, HXK1 o GLK1, formando parte del complejo represor que actúa sobre ellos. Estos genes se encuentran reprimidos en condiciones de alta glucosa, cuando una fracción de Hxk2 se localiza a nivel nuclear para llevar a cabo su función reguladora. En condiciones de baja glucosa, su presencia en el núcleo celular deja de ser necesaria y la proteína es exportada al citoplasma.
Para el correcto funcionamiento de la represión por glucosa, es necesaria la entrada y salida de la proteína Hxk2 del núcleo, por lo que la identificación de estas vías, así como la regulación de las mismas suponen una parte fundamental de la función reguladora de la proteína Hxk2.
En la presente tesis doctoral hemos determinado la vía de importación que utiliza Hxk2 para entrar al núcleo celular. Hemos demostrado que Hxk2 es sustrato del sistema de importación nuclear Kap60/Kap95 y hemos identificado la secuencia NLS a través de la cual tiene lugar el reconocimiento de Hxk2 como cargo por parte de Kap60. Esta secuencia es necesaria para la interacción de la proteína con su transportador y para la importación de la misma. Hemos demostrado que la interacción con Kap60 es dependiente de glucosa y que es necesaria la interacción de todos los componentes, es decir, Hxk2-Kap60-Kap95, para que la importación tenga lugar. Además, mediante la reconstrucción in vitro del sistema de importación, hemos podido comprobar que dicho sistema está modulado por la proteína Gsp1 en función de su unión a GDP o GTP.
Por otra parte, hemos estudiado la regulación de las vías de importación y exportación de la proteína, identificando un residuo clave, la Ser14, cuyo estado de fosforilación, dependiente de la presencia de glucosa, favorece una u otra vía. Mediante la generación de miméticos de la forma fosforilada y de la forma no fosforilada, así como mediante el uso de programas bioinformáticos para la predicción de estructuras, hemos generado un modelo mediante el cual proponemos que el cambio conformacional que produce la fosforilación de la Ser14, modula las interacciones con la importina y con la exportina. En condiciones de alta glucosa, la proteína no está fosforilada y en esta conformación, interacciona con la importina Kap60 y se favorece su entrada al núcleo. Cuando los niveles de glucosa bajan, la Ser14 se fosforila provocando un cambio conformacional que inhibe la importación y favorece la interacción con la exportina XpoI y la consecuente salida del núcleo de Hxk2.
Además, hemos identificado a Snf1 como la quinasa responsable de fosforilar a Hxk2 en su Ser14 como respuesta a la disminución de los niveles de glucosa, demostrando que la proteína es capaz de llevar a cabo dicha fosforilación de forma directa. La fosforilación llevada a cabo por Snf1, regula el tráfico núcleo-citoplasmático de Hxk2.
Hemos comprobado además, que el complejo fosfatasa Glc7/Reg1 es el otro enzima que regula el tráfico núcleo-citoplasmático de Hxk2 al ser el responsable de la defosforilación de la Ser14.
