Intracellular pH as new mechanism of signal transduction

Resumen

El pH juega un papel clave en el control de la patogénesis fúngica. En el patógeno del suelo Fusarium oxysporum, causante de la marchitez vascular, el pH actúa como regulador maestro de Fmk1, una MAPK altamente conservada, esencial para el crecimiento invasivo y patogénesis en raíces de tomate. Estudios previos demostraron que el pH también regula las MAPKs Mpk1 y Hog1, de manera opuesta a Fmk1. Sin embargo, se desconocen los mecanismos moleculares de la respuesta al pH. En el presente trabajo se ha investigado, si el pH del medio afecta las rutas MAPK a través de un cambio en el pH intracelular (pHi). Se ha determinado que el pHi funciona como una señal para la regulación de las rutas MAPK en F. oxysporum. El tratamiento de las células con diethylstilbestrol (DES), un inhibidor especifico de Pma1, la principal bomba de protones de la membrana plasmática, conlleva una rápida y sostenida bajada del pHi, acompañada de una rápida y transitoria activación de las MAPKs Mpk1 y Hog1, y la inactivación de Fmk1. Esta respuesta esta conservada en la levadura panadera Saccharomyces cerevisiae, lo que indica que está conservado en hongos. Por ello se ha utilizado la levadura como modelo para investigar el mecanismo de activación de Mpk1 por acidificación del pHi. Se identificaron: una ruta alternativa de la respuesta a stress de pared, mediada por la quinasa Ypk1/2; la rama Sln1 de la ruta Hog1; y la MAPK fosfatasa Msg5 cuya abundancia es afectada por el pHi. En segundo lugar, un escrutinio realizado con mutantes knockout sensibles a ácido identificó un gran número de proteínas candidatas implicadas en la activación de Mpk1 inducida por DES. Muchos de ellos poseen ortólogos en F. oxysporum. Las funciones celulares más relevantes en este proceso son tráfico celular, homeostasis de iones (principalmente V-ATPase) y metabolismo de lípidos. Los resultados revelan que el pHi es un nuevo mecanismo de regulación de MAPKs en hongos, y sugieren que existe una compleja interacción entre rutas de señalización y funciones celulares en la regulación de este proceso.