Mecanismos de percepción y de respuesta a bajas temperaturas en Saccharomyces cerevisiae

Resumen

A lo largo de los años, la levadura S. cerevisiae se ha convertido en organismo modelo tanto en la industria, como en el campo de la investigación básica, debido a sus características metabólicas y su fácil manipulación. Es conocido que, cuando la célula se enfrenta a una situación de estrés, debe modificar su fisiología para mantener la homeostasis celular. En el ámbito industrial, el aumento en la demanda de levaduras con características especiales, ha hecho patente la necesidad de nuevas cepas que se adecuen a los requerimientos y necesidades del consumidor. En esta línea, las estrategias de mejora y selección de cepas industriales se ven limitadas por el escaso conocimiento que disponemos de la respuesta de la levadura a condiciones de estrés, en particular, estrés por frío y congelación, por lo que, un mejor entendimiento de la fisiología y de los determinantes genéticos y moleculares responsables de esta respuesta, es crucial para establecer estrategias potencialmente útiles. A diferencia de otros estreses el significado fisiológico y los mecanismos moleculares involucrados en la respuesta de la levadura frente al descenso de la temperatura son desconocidos. En el presente trabajo, mostramos que la ruta de integridad de la pared celular desempeña un papel importante en el crecimiento de S. cerevisiae a baja temperatura. Células carentes de Wsc1p, sensor de membrana, de Bck1p, Mkk1p/Mkk2p o Slt2p, componentes del módulo de MAPs mostraron una sensibilidad en frío. Además fuimos capaces de detectar una activación de la MAPK dependiente de la presencia de Bck1p. Sin embargo, no hay evidencias de una perturbación de la pared celular o la activación de un programa transcripcional específico de las condiciones de estudio mediado por Slt2p. Los resultados de este estudio, sugieren que Slt2p es activada por diferentes señales que mimetizan un defecto en la disponibilidad de nutrientes, a través de TORC1-Sch9, lo que conduce al control de la actividad de PKA, regulando el crecimiento celular en frío. Además ciertos resultados implican a Swi4p en la respuesta al descenso de la temperatura de forma independiente de su fosforilación por el módulo de MAPKs. Adicionalmente, se llevó a cabo la identificación de dianas de la actividad de Slt2p a baja temperatura mediante el uso de una genoteca de S. cerevisiae. Esto permitió centrar nuestra atención en la proteína Emw1p, la cual ha sido descrita como esencial para el mantenimiento de la integridad de la pared celular. Los resultados de una caracterización preliminar de esta proteína indican que es modificada por fosforilación y que en el control de dicha modificación parecen estar implicadas tanto la quinasa Slt2p como la fosfatasa Ptc1p. Los datos obtenidos hasta el momento señalaban a alteraciones a nivel de la membrana plasmática como uno de los estímulos detectados por la célula ante un descenso de la temperatura. Entre los componentes de la membrana plasmática uno de los mejores caracterizados en cuanto a su capacidad señalizadora es el fosfatidilinositol 4,5-bifosfato (PtdIns(4,5)P2). La ausencia de uno de los reguladores de sus niveles, la fosfatasa Inp51p genera un fenotipo de tolerancia a baja temperatura que nos sirvió como punto de partida para el estudio de la señalización por parte de esta molécula frente al descenso de la temperatura. Durante este capítulo se muestra la regulación del metabolismo lipídico a través de la ruta de inositoles fosfato y la acumulación de difosfoinositoles fosfato en la célula, tanto cuando la célula es expuesta ante un descenso de la temperatura como en ausencia de la fosfatasa Inp51p, situaciones que se mostraron una regulación diferencial. Sin embargo, mecanismos adicionales que todavía están por comprobar parecen actuar en las cepas analizadas justificando el comportamiento de las mismas.