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Centro de Biología Molecular Severo Ochoa de Madrid- Universidad Autónoma de Madrid-Campus Cantoblanco-28049. e-mail: jayala@cbm.uam.es
La división celular bacteriana es un complejo proceso a nivel molecular que implica invaginar, de manera controlada espacial y temporalmente, las tres estructuras que conforman la pared de las bacterias. En este proceso el componente morfogenético mas importante es la capa de mureina (peptidoglicano), cuyo ensamblaje de novo, tanto durante la elongación de la pared como durante la septación, tiene que estar acoplado a la degradación de las cadenas preexistentes. Es decir, síntesis, maduración, degradación y reciclaje de los muropeptidos, son procesos que están perfectamente regulados y sincronizados.
Las Penicillin-Binding Proteins (PBPs) son las enzimas responsables del ensamblaje y maduración del peptidoglicano a través de actividades DD-Transpeptidasa (DD-TPasa), Transglicosilasa (TGasa), DD-Carboxipeptidasa (DD-CPasa) y DD-endopeptidasa (DD-EPasa) y por ello son investigadas como posibles dianas antimicrobianas dado su carácter altamente específico, selectivo y esencial. Para la inserción de muropéptidos de nueva síntesis en el sáculo se requieren las actividades autolíticas (LTGasa, transglicosilasa lítica y DD-EPasa, DD-endopeptidasa). Requiriéndose además un precursor lipídico específico durante la septación (lipido II tripéptido, L-II-T).
En Escherichia coli existían 12 proteínas con los dominios conservados de PBPs. Recientemente hemos encontrado una nueva proteína, PBP4b, que posee estos dominios conservados, que hemos clonado y caracterizado (ver abstract adjunto) y demostrado su capacidad de fijación de penicilina y su actividad CPasa. Recientemente se han conseguido mutantes múltiples de delección de los genes de PBPs (K. Young), que sugerían la dispensabilidad de todas las proteínas con potencial actividad CPasa y/o EPasa. El descubrimiento de PBP4b, abría la posibilidad de que esta fuera la proteína esencial remanente que portara estas actividades. Como se demuestra en el abstract adjunto, la proteína presenta la actividad específica CPasa sobre muropéptidos dímeros. Sin embargo, hemos conseguido la inactivación del gen pbp4b en el entorno genético de delección de ocho genes de PBPs, lo que ha demostrado la no esencialidad de dichas actividades autolíticas, y por tanto se cuestionan los modelos postulados de inserción de muropeptidos.
Dado el fondo genético (mutante de delección de 9 genes de pbps) donde no hay actividades CPasas, cabía la posibilidad de estudiar la necesidad de L-II-T para septación, ya que podría inducirse la síntesis de precursor lípido II peptapéptido (L-II-P) y analizar el efecto en el crecimiento. La sobreproducción de L-II-P por inducción de nueva síntesis por MurF, condujo a la parada del crecimiento y lisis en el mutante, y no afectó a la estirpe salvaje que mantiene la actividad CPasa.