Resumen de Homeostasis de cationes en saccharomyces cerevisiae: distribución subcelular de potasio y sodio y función de trk en la adaptación a cambios en el potasio externo
RESUMEN DE LA TESIS DOCTORAL DE D./Dª El resumen de la tesis para la base de datos Teseo debe ser una presentación de la tesis y tener la extensión suficiente para que quede explicado el argumento de la tesis doctoral. El formato debe facilitar la lectura y comprensión del texto a los usuarios que accedan a Teseo, debiendo diferenciarse las siguientes partes de la tesis:
1.introducción o motivación de la tesis Las células acumulan potasio para múltiples funciones. Ha sido bien documentado que la levadura modelo Saccharomyces cerevisiae crece a diferentes concentraciones externas de cationes alcalinos y mantiene altas y bajas concentraciones intracelulares de potasio y sodio, respectivamente. Sin embargo, se ha prestado poca atención al estudio de la distribución intracelular de estos cationes. La aproximación experimental más ampliamente utilizada, la permeabilización de la membrana plasmática, produce resultados incompletos, ya que usualmente sólo considera el citoplasma y las vacuolas como compartimentos donde los cationes están presentes en cantidades significativas.
2.contenido de la investigación Mediante el aislamiento y análisis de los principales organelos de esta levadura, se ha determinado la localización subcelular de potasio y sodio en S. cerevisiae. Se ha observado que mientras las vacuolas acumulan la mayoría del potasio y sodio intracelular, el citosol contiene cantidades relativamente bajas de estos cationes, lo cual es especialmente relevante en el caso del sodio. Sin embargo, las concentraciones de potasio en el citosol, son mantenidas bastante constantes durante el proceso de ayuno de potasio, concluyéndose que para este propósito el potasio vacuolar es rápidamente movilizado. También se observó que la distribución intracelular está alterada en cuatro mutantes diferentes con una fisiología vacuolar defectuosa. Tanto en la cepa silvestre como en los mutantes vacuolares, el núcleo contiene y mantiene un porcentaje relativamente constante e importante de potasio y sodio, los cuales están muy probablemente involucrados en la neutralización de cargas negativas.
El contenido intracelular de potasio de un mutante carente del principal sistema de transporte de la membrana plasmática (trk1,2) fue menor que el de la cepa silvestre cuando creció en condiciones limitantes del catión(5 mM KCl). Por el contrario, durante la fase estacionaria, el contenido intracelular del catión fue mayor en el mutante. Esto se vio reflejado en el potasio de los organelos, el doble mutante cultivado en 5 mM de KCl acumuló menos potasio en la vacuola, núcleo y ¿citoplasma¿ en fase logarítmica, mientras que en fase estacionaria retuvo más potasio en los mismos que la cepa silvestre.
S. cerevisiae es capaz de adaptar sus niveles intracelulares de potasio a cambios en el medio externo. La homeostasis de potasio en la cepa silvestre, resuspendida en un medio con bajo potasio es un ejemplo de adaptación imperfecta, ya que la concentración intracelular depende de los niveles extracelulares del catión. Utilizando levaduras que carecen o expresan diferentes versiones mutadas del principal sistema de transporte de potasio de la membrana plasmática (Trk), se observó que Trk1 no es esencial para la adaptación a los cambios de potasio, sin embargo la dinámica de la pérdida de potasio fue cuantitativamente muy diferente entre la cepa silvestre y el doble mutante trk1,2 o en las levaduras que expresan versiones de Trk1 con características de transporte altamente defectuosas. Finalmente, se observó que el comportamiento descrito en este trabajo puede también ser llevado a cabo mediante la expresión heteróloga de NcHAK1, el transportador de potasio de alta afinidad de Neurospora crassa, que no pertenece a la familia TRK.
3.conclusiónes 1. Las vacuolas son los organelos en los cuales se acumulan la mayor parte del potasio y el sodio celular.
2. El citosol contiene cantidades relativamente bajas de estos cationes (especialmente sodio). Sin embargo, estas concentraciones se mantienen muy constantes durante el proceso de ayuno de potasio, para lo cual el potasio vacuolar es movilizado hacia el citosol.
3. De igual manera, cuando hay de nuevo potasio disponible, las células lo toman y lo acumulan inmediatamente en la vacuola.
4. La distribución intracelular de cationes está alterada en cuatro mutantes vacuolares que, siendo muy diferentes, muestran defectos en la fisiología vacuolar (nhx1, vnx1, ptc1, vam6).
5. Todas las cepas estudiadas mantuvieron cantidades importantes de potasio y sodio en el núcleo. El contenido de cationes en la mitocondria, el aparato de Golgi y el retículo endoplasmático fue relativamente bajo y constante en cualquiera de las diferentes condiciones estudiadas.
6. Durante la fase logarítmica de crecimiento, el mutante trk1,2, cultivado en condiciones limitantes de potasio, acumuló menos cantidad del catión que la cepa silvestre en vacuola, núcleo o citoplasma. En cambio, durante la fase estacionaria retuvo más potasio que la cepa silvestre.
7. El doble mutante trk1,2 es capaz de adaptar su contenido interno de potasio a cambios en el medio externo. De igual manera que sucede en la cepa silvestre, se trata de una adaptación imperfecta (non perfect adaptation) pero cuantitativamente diferente ya que necesita concentraciones más altas de potasio extracelular para responder.
8. Proponemos que, aun siendo muy relevante en el tema de la homeostasis de potasio, Trk1 no tiene funciones de señalizaciones independientes o adicionales a la de transporte.
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