Caracterización bioquímica de las propiedades de BTUBA/B y su relación con las proteínas homologas estructurales tubulina y FTSZ

Abstract

La tubulina, la proteína que forma el citoesqueleto de microtúbulos, esta presente en todos los eucariontes conocidos, y nunca ha sido detectado en bacterias o arqueas. Por este motivo, se considera a la tubulina como una proteína típica del citoesqueleto de los eucariontes. Sin embargo a lo largo de las 2 ultimas décadas se ha detectado un citoesqueleto bacteriano bien desarrollado, con proteínas que eran homologas a los 3 componentes del citoesqueleto eucarionte. dentro de estos hallazgos, se encuentra el descubrimiento en el genoma de cuatro especies del genero bacteriano Prosthecobacter del philum verrucomicrobia, dos nuevas secuencias de fubulina, btubA y btubB (bacterial tubulin A, 8), que comparttan una mayor identidad de secuencia con el heterodimero de a/P-tubulina que con Ftsz, el cual es considerado el hom6logo procarionte de la tubulina. Las primeras caracterizaciones bioquímicas mostraron que BtubA/B forma un heterodimero que polimeriza en presencia de GTP, y lo hace en cantidades equimolares y alternadas de BtubA y BtubB formando filamentos heljcoidales compuestos de dos protofilamentos similares a los de tubulina y Ftsz. Ademas, posee un plegamiento independiente de chaperonas como Ftsz. En base a estas características, se postul6 que ProsfAecobacter adquiri6 los genes BfubAre por transferencia gen6tica horizontal desde un eucarionte primitivo. Sin embargo la función aun es desconocida y solo se cree que tendrá una funcion de mantencion de la forma celular, que en el caso particular del genero Prosfhecobacfer poseen una prosteca que seria una extension de la celula para aumentar la superficie de absorci6n de nutrientes. Por este motivo se caracterizo in vitro, la polimerización de BtubAIB en condiciones de potasio y calcio que para los casos de tubulina y Ftsz presentan comportamiento distintos entre si y con ellos poder determinar con cual de las proteínas homologas se encontraban mayores semejanzas en t6rminos bioquímicos. En base a los resultados de esta memoria, se determino que el aumento de la concentracion de cloruro de potasio disminuye la concentracion critica de la polimerización, produce filamentos mas estables y mantiene el tamaño del núcleo critico de polimerizacion como un trimero en el rango de concentracion estudiado. Por otro lado la actividad GTpasica aumenta levemente. La disminucion de la concentracion critica produce un aumento del número de filamentos, y con Kcl 95 mM se genera una interaccion lateral entre los filamentos individuales que forma filamentos mas largos y comienza la formacion de manojos de filamentos. Del mismo modo, se determin6 que el calcio tambien ayuda a disminuir la concentracion critica, a generar manojos estables de filamentos y disminuye de manera considerable la actividad GTpasica, siendo este efecto aun mayor que en los casos de tubulina y Ftsz. Estos resultados dan cuenta que, a pesar del alto porcentaje de homología que presentan la tubulina eucarionte y BtubAIB, el comportamiento en términos bioquímicos se asemeja mucho mas a Ftsz en los aspectos estudiados y mas aun, el comportamiento que posee BtubAIB en presencia de calcio es opuesto al de tubulina. Finalmente, estos resultados apoyan la idea de que BtubA/B cumple un rol de soporte estructural en Prosthecobacfer que estarra relacionado con la determinacion de la forma celular alargada a través de la formacion de los manojos. Ademas proponemos que BtubAVB no realiza las mismas funciones que tienen tubulina y Ftsz , dado que en las condiciones fisiologicas mas probables de la bacteria se mantendrfan a los filamentos de BtubA/B como manojos estables.