Caracterización de la formación de P-bodies y de la función de la proteína Pat1 en situaciones de estrés que afectan a la integridad celular de Saccharomyces cerevisiae

Resumen

Las levaduras se exponen con frecuencia a fluctuaciones en el medio externo que pueden ser potencialmente dañinas para la integridad de la pared celular. La pared celular fúngica es una estructura dinámica que rodea la célula cuyo remodelado es necesario para asegurar la supervivencia celular en estas condiciones. En el mantenimiento de la homeostasis de la pared celular juega un papel fundamental una respuesta transcripcional adaptativa específica regulada principalmente por la ruta de MAPKs de integridad celular (CWI) a través de la MAPK Slt2. En situaciones de estrés celular se ha descrito la formación de diversos agregados citoplasmáticos, siendo uno de los más caracterizados hasta la fecha los denominados Processing-bodies (PBs). Estas estructuras están compuestas por mRNA y proteínas y, funcionalmente, se han relacionado con la regulación post- transcripcional de la expresión génica, aunque los mecanismos moleculares implicados son poco conocidos. Los componentes estructurales más importantes de los PBs son proteínas relacionadas con la maquinaria celular de degradación de mRNA, como por ejemplo Pat1, Edc3 o Dcp2, todos ellos implicados en decapping de mRNAs, aunque se ha descrito que en cepas mutantes en PBs no se encuentra alterada la degradación de mRNAs. En este trabajo se ha estudiado la conexión entre la activación de la ruta CWI y el ensamblaje de PBs en condiciones de estrés sobre la pared celular de la levadura Saccharomyces cerevisiae. Los resultados obtenidos permiten concluir que daños sobre la pared celular inducen la formación transitoria de PBs de forma dependiente de la MAKP Slt2, siguiendo un patrón temporal similar al de la activación de dicha MAPK. Además, se ha podido monitorizar la presencia de mRNAs específicos de genes transcripcionalmente inducidos a través de la ruta CWI en PBs mediante microscopía de fluorescencia, apoyando la idea de que los PBs actúan como centros reguladores del metabolismo de mRNA en las condiciones de estrés estudiadas. Adicionalmente, se ha caracterizado el papel funcional de Pat1 en la regulación de la expresión génica, más allá de su función principal relacionada con la degradación de mRNA. Durante los últimos años se han acumulado evidencias que relacionan a elementos de la maquinaria de degradación de mRNA con la regulación de la expresión génica, particularmente en condiciones de estrés. En este trabajo, mediante experimentos de inmunoprecipitación de cromatina, se ha demostrado que la proteína Pat1 es necesaria, en condiciones de estrés de pared celular, para la entrada óptima de diversos elementos integrantes del complejo de pre-iniciación de la transcripción en regiones promotoras de genes prototípicos regulados por la ruta CWI. Además, se ha detectado la presencia de Pat1, dependiente de la MAPK Slt2, en la zona codificante de estos genes, observándose a su vez en una cepa mutante carente de PAT1, un bloqueo parcial de la entrada de la RNA polimerasa II y de la propia Slt2, cuya presencia en región codificante había sido previamente descrita en trabajos previos realizados en nuestro laboratorio. La importancia de la participación de Pat1, y posiblemente otros componentes de la maquinaria de degradación de mRNA, a nivel de regulación transcripcional, ha quedado patente a partir de los estudios de expresión génica a escala genómica llevados a cabo mediante microarrays de DNA. En ellos se ha observado que aproximadamente un 65% de los genes que se inducen en una cepa silvestre, como parte de la respuesta adaptativa frente a la exposición a agentes que alteran la integridad celular, muestran un bloqueo significativo en sus niveles de mRNA en una cepa privada de PAT1. Como conclusión, los resultados presentados en este trabajo apoyan la idea de que proteínas implicadas en eventos de degradación de mRNA también puedan regular su síntesis, constituyendo un nuevo nivel de regulación de la expresión génica.