PhoQ, el sensor para Mg+2 extracelular en Salmonella typhimurium

MARÍA EUGENIA CASTELLI, MARÍA LAURA CABEZA, FERNANDO C. SONCINI Y ELEONORA GARCÍA VÉSCOVI.

Rosario

Workshop; Primer workshop argentino de quimica bioinorgánica; 2004

Fac. de Cs. Bioquímicas y Farmacéuticas, Universidad Nacional de Rosario

Las bacterias entéricas deben adaptarse a condiciones hostiles de su medio ambiente tales como elevada osmolaridad, pH ácido, presencia de ácidos biliares y criptidinas en el tracto gastrointestinal, acción de enzimas líticas, restricción nutricional y presencia de defensinas en el interior de las células epiteliales y fagocíticas especializadas. En Salmonella enterica serovar Typhimurium el sistema de transducción de señales PhoP/PhoQ modula espacial y temporalmente estas propiedades patogénicas que permiten la supervivencia y diseminación de la bacteria en el organismo hospedador infectado. Este sistema transductor de señales esta constituido por PhoQ, una histidina-quinasa sensora situada en la membrana interna bacteriana, y por PhoP, el regulador transcripcional citoplásmico asociado. La búsqueda sistemática de los genes que constituyen el regulón PhoPQ reveló que mgtA y mgtCB son genes activados por PhoP. Dichos genes codifican para dos de los tres transportadores de Mg2+ presentes en Salmonella. Estos resultados derivaron en la identificación de Mg2+ como la señal ambiental que controla el regulón PhoP/PhoQ. Ensayos in vivo e in vitro mostraron que el catión Mg2+ es capaz de interactuar directamente con el dominio periplásmico de PhoQ, estableciendo a PhoQ como el primer sensor descripto para Mg2+ extracelular. El dominio periplásmico de PhoQ fue expresado como péptido aislado, y sus parámetros de interacción con Mg2+ fueron analizados por dicroismo circular y fluorescencia intrínseca de triptofanos. Adicionalmente, una mutación puntual en dicho dominio, reveló que PhoQ presenta dos poblaciones de sitios con afinidad diferencial para Mg2+ y para Ca2+. Ensayos in vitro e in vivo demostraron que la interacción con Mg2+ modifica conformacionalmente  a PhoQ y promueve su actividad de fosfatasa, determinando así el nivel de fosforilación de PhoP. Recientemente, el hallazgo de nuevos loci del regulón, puso de manifiesto que el sistema PhoP/PhoQ es la clave de una cascada sistemas regulatorios coordinando múltiples respuestas adaptativas en Salmonella.