Interacciones proteína-proteína en el sistema de secreción tipo III dependiente de pili en Rhizobium sp. Cepa NGR234

Rhizobium sp. Cepa NGR234 posee un sistema de secreción de proteínas tipo III que sintetiza un pili esencial para la secreción de proteínas y que permite una simbiosis mucho más eficaz con las leguminosas.

El aislamiento y la purificación parcial de estos pili mostraron que están compuestos por al menos tres proteínas, NopA, NopB, y NopX. Uso de ensayos bioquímicos, nos muestran que estas proteínas interactúan directamente unas con otras.

Muchas bacterias gram negativas emplean sistemas de secreción tipo III
(T3SS) para propagar las proteínas efectoras de la virulencia directamente en células eucariotas en las que transforma sus funciones.

En estos sistemas de secreción, T3SS, dependientes de apéndices extracelulares, la función de dichos apéndices o pili es la de actuar como conducto para que la proteína efectora de la bacteria pueda penetrar en la célula huésped.

Los apéndices de los agentes patógenos de animales, también llamados
aguja complejos, están en su mayoría compuesta de muchas copias de una
proteína de pequeño tamaño. Cuando la aguja entra en contacto con una célula huésped, diferentes proteínas bacterianas sintetizan un poro para favorecer la translocación, estas proteínas se denominan traslocadoras y esto ocurre en la membrana plasmática de la célula objetivo. La formación del poro es esencial para la entrega de las proteínas efectoras.

Los fitopatógenos, como ya he mencionado, producen estructuras similares a estas agujas, llamados pili HRP, y su montaje es dependiente de la respuesta hipersensible y de la patogenicidad del grupo de genes (HRP). El pili HRP también se compone de múltiples copias de una sola proteína pequeña. T3SS de fitopatógenos se cree que también forma poros de translocación en la membrana plasmática de la planta.

HrpF es una proteína translocadora en Xanthomonas campestres pv. Vesicatoria. Se realizó una mutación de dicha proteína y se observó que la secreción de proteínas se podía realizar in vitro pero in vivo la bacteria no podía llevar a cabo la secreción de proteínas a la célula huésped.

Las bacterias simbióticas fijadoras de nitrógeno, comúnmente llamadas Rhizobium, son sensibles a una variedad de moléculas señal que regulan la gama
de leguminosas con las que interactúan. Algunas también poseen T3SS funcional, y las proteínas secretadas por estos sistemas (proteínas de nodulación exterior [PON]) son otro factor determinante de su gama de huéspedes. Por ejemplo, en especies de Rhizobium cepa NGR234 por lo menos seis T3SS-PON han
sido identificadas: NopA, NopB, NopC, NopL, NOPP, y NopX. Dependiendo de la leguminosa de acogida, se puede bloquear o no la secreción de Nop por NGR234 y por tanto puede mejorar o bloquearse la interacción simbiótica.

El microscopio electrónico mostró que los métodos que dependen de T3SS con pili de NGR234 están en su mayoría compuestos por NopA y que también contienen NopB y NopX. T3SS dependientes de pili también se han observado en Rhizobium fredii USDA257, donde también está compuesto de varias proteínas.

La caracterización del pili permitió identificar anticuerpos contra dos de estas proteínas como NopB y NopX. Basándose en su abundancia relativa y porque tiene características en su estructura secundaria similares a los de otras subunidades pilus, se concluyó que NopA es el principal componente del pili de NGR234 (ninguno de las principales subunidades de pilus de diferentes especies bacterianas comparten similitud de aminoácidos).

Nop B, dada su similitud con FlgK que es un enlazador de dos proteínas constitutivas de flagelo, el gancho y el filamento, sintetizadas por el sistema de secreción de tipo III, les llevó a pensar que tal vez el papel de NopB podría ser permitir el acoplamiento de proteínas en el caso del pili de la cepa NGR234.

Propusieron tres modelos simples para explicar las posiciones de NopA, NopB, y NopX dentro del pili:

<!–[if mso & !supportInlineShapes & supportFields]> SHAPE \* MERGEFORMAT <![endif]–><!–[if mso & !supportInlineShapes & supportFields]> <![endif]–>

NopX como posible translocador, se ha colocado en el extremo distal del pili, que
penetraría dentro de la membrana plasmática de la planta
de células in vivo. Suponen que en ninguno de los tres modelos hay
un canal directo que permite la secreción de efectoras en
las células vegetales, pero este no es necesariamente el caso, algunos PON
podrían liberarse en el medio extracelular antes de que NopX forme el poro. NopB podría actuar de nexo entre NopA y NopX pudiendo interactuar con ambas.

Con el fin de discriminar entre estos tres modelos, estudiaron las interacciones proteína-proteína entre NopA, NopB, y NopX de NGR234. El tamaño de la cromatografía de exclusión mostró que NopA, NopB, y NopX pertenecen a una gran estructura molecular.

Resultados de algunos de los ensayos demostraron la tendencia de NopA y NopB a asociarse y también puso de manifiesto que estas dos proteínas pueden interactuar directamente sin la necesidad de un tercer intermediario.
Por otro lado, NopX, supuesto translocador, también interactúa con NopA y
NopB.

Si NopX es parte del extremo distal de una estructura contigua
a la formada por NopA y NopB, entonces el orden de la secreción debería ser NopA y NopB, seguido por NopX.

De los pilus modelos presentados en la figura actualmente se apuesta por el modelo que figura como C, ya que encaja mejor con los datos de
interacción proteína-proteína obtenidos.

Queda por determinar exactamente la forma en que interactúan, pero lo más intrigante es el papel de NopB en el pili del T3SS. Potencialmente, esta proteína podría reforzar la estructura de la interacción NopA-NopA o, quizás, su función es
el camuflaje de subunidades de NopA de manera que puedan evitar el reconocimiento
de los receptores de la planta.

Independientemente de esta incertidumbre, el pili de T3SS de la cepa NGR234 es inusual para la interacción planta-bacteria ya que se constituye de varias proteínas.

gvg_sesion2

Gema Vázquez García

Advertisement