sistemas de secreción de proteínas en las bacterias gram negativas

MENSAJE BIOQUÍMICO, Vol. XXVII (2003)
BIOGÉNESIS FLAGELAR
El tipo más común de movilidad bacteriana se da a través del flagelo, un largo filamento
helicoidal o propela, que es impulsado por un motor rotatorio embebido en la superficie celular
(34). El flagelo procarionte se puede dividir en tres estructuras principales, el filamento que es el
componente propulsor, el gancho que es una estructura de acoplamiento entre el filamento y la
superficie celular, y el cuerpo basal que es un complejo multiprotéico que contiene el motor
flagelar (ver Figuras 6 y 7).
En el proceso de morfogénesis, la gran mayoría de las proteínas estructurales a ser
exportadas carecen de secuencia señal, por lo que se secretan a través de un canal central
existente en la estructura misma. El aparato de exportación flagelar en S. enterica es el
encargado de reconocer las proteínas a ser exportadas. Está constituido por 6 proteínas
membranales (FlhA, FlhB, FliO, FliP, FliQ y FliR) y varios componentes solubles (FliI, FliH, la
chaperona general FliJ y las chaperonas específicas FlgN, FliS y FliT) (35). La proteína FliI es la
ATPasa que proporciona la energía para la exportación de los sustratos (36, 37) y funciona en
conjunto con la proteína FliH, la cual regula negativamente la actividad hidrolítica de FliI, por lo
que se ha propuesto que FliH mantiene disminuída dicha actividad hasta que ésta pueda ser
acoplada a la translocación del sustrato (38,39). En el SSTIII de Y. pestis se forma un complejo
homólogo al FliH-FliI, constituido por las proteínas YscL-YscN, lo que sugiere que el mecanismo
regulatorio de la actividad de ATPasa está conservado en ambos sistemas (40). La existencia de
interacciones entre los componentes solubles y los de la MI del aparato de exportación, se ha
demostrado utilizando diversas metodologías (41).
La vía de síntesis del flagelo se logró elucidar con la generación de una gran cantidad de
bacterias mutantes y el aislamiento de las estructuras intermedias que éstas forman (42). El
ensamblaje procede en una secuencia lineal del extremo proximal al distal y se lleva a cabo por
adición de monómeros y no de estructuras preformadas (Fig. 8) (43).
El anillo MS es la estructura estable más temprana, se inserta en la MI y forma el núcleo
sobre el que se acoplarán todos los demás componentes. Posteriormente se forma el anillo C
que se localiza en el citoplasma y está formado por las proteínas FliG, FliM y FliN, que participan
en el cambio de dirección de la rotación flagelar y generación de la torca (o fuerza de rotación).
Es en esta etapa temprana en la que se incorpora el aparato de exportación responsable de
secretar a los componentes que no presentan un péptido señal y que por lo tanto, se exportan a
través de la vía específica tipo III. De esta forma, las subunidades del eje, del gancho y la
flagelina (que forma el filamento), viajan por el interior de la estructura, a través de un canal
central de 30 D. Las subunidades que forman los anillos P y L son las únicas proteínas del
sistema que presentan secuencia señal y utilizan la vía Sec (43). A continuación se exportan las
subunidades del gancho, el cual se alarga hasta una longitud determinada. Este es un punto de
regulación en el proceso: cuando el gancho adquiere su tamaño final, se exporta el factor
antisigma FlgM, liberando de esta forma en el citosol al factor sigma FliA, que es el responsable
de la transcripción de los genes que formarán las estructuras tardías, como el de la flagelina
(44). De esta forma, la expresión génica se encuentra estrechamente acoplada con el proceso
de morfogénesis flagelar. Por último, se exportan las llamadas proteínas tardías HAP1 y HAP3
(que forman una zona de amortiguamiento entre el gancho y el filamento), la proteína HAP2 (que
acompaña la formación del filamento ayudando a que las subunidades se ensamblen
correctamente), y la flagelina.
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