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Investigador Responsable:Alberto Marina Moreno Resumen de la Investigación actual.
El
interés de nuestro grupo se centra en la caracterización estructural y
funcional de mecanismos de transducción de señal. En concreto, estudiamos
los sistemas más extendidos entre los microorganismos que son los denominados
de "dos componentes". El nombre de sistemas de dos componentes proviene de
la observación inicial de que estos comparten dos proteínas conservadas: (figura
1.) a) una proteína sensora dimérica, que suele ser un receptor de membrana,
y que en respuesta a la señal se autofosforila en un residuo de histidina;
b) una proteína efectora o regulador de la respuesta, normalmente un factor
de transcripción, que acepta el fosfato de la histidina quinasa en un grupo
aspártico propio. Este proceso de transducción de señal implica tres reacciones:
i) la autofosforilación del receptor o sensor, ii) la transferencia de este
fosfato a la proteína efectora, y iii) la pérdida espontánea o mediada por
el receptor del fosfato de la proteína efectora.
Nuestro objetivo principal es la "visualización" y comprensión de estas tres
reacciones, y en consecuencia del mecanismo de transducción de la señal. Para
alcanzarlo utilizamos técnicas de cristalografía de proteínas sobre una batería
de histidina quinasas de Escherichia coli y Thermotoga maritima que hemos
clonado y sobrexpresado (figura
2). Intentamos obtener cristales proteicos de los dominios catalíticos
intactos (porción citoplasmática) de la histidina quinasa en conformaciones
activas que nos informará sobre las bases estructurales de la reacción de
autofosforilación, así como, de complejos histidina quinasa-proteína efectora
que nos hablará sobre las reacciones de fosfotransferencia. Los datos mecanísticos
deducidos a partir de las estructuras tridimensionales determinadas por difracción
de rayos X son corroborados mediante la producción de enzimas mutantes y su
posterior caracterización "in vivo" e "in vitro". Paralelamente, nos proponemos
dilucidar las bases estructurales de la transducción de señal a través de
la membrana plasmática, para ello buscamos cristalizar y determinar la estructura
de una histidina quinasa de membrana completa en presencia y ausencia de su
señal. Los sistemas de dos componentes son propios de microorganismos, habiéndose descrito su presencia en plantas y hongos, pero nunca en vertebrados. Es obvio que moléculas con capacidad de inhibición sobre estos sistemas representarían unos antibióticos perfectos. Se han descrito drogas que inhiben histidina quisasas pero se desconocen cual es su mecanismo de acción, sitio de unión y especificidad. Nos proponemos determinar complejos de drogas con histidina quinasas para poder responder a las preguntas anteriores, y así proponer bases para el diseño de fármacos más específicos y con alta afinidad. Aunque nuestro laboratorio es de reciente formación se encuentra perfectamente equipado para clonar genes, y purificar, analizar y cristalizar proteínas, contando el instituto de Biomedicina de Valencia con los equipos necesarios para la difracción y análisis de cristales de proteína.
Palabras Clave.
Publicaciones seleccionadas. Ramon-Maiques S, Marina A, Gil-Ortiz F, Fita I, Rubio V. (2002) "Structure of acetylglutamate kinase, a key enzyme for arginine biosynthesis and a prototype for the amino acid kinase enzyme family, during catalysis". Structure 10:329-342. [Abstract] Marina A, Mott C, Auyzenberg A, Hendrickson WA, Waldburger CD. (2001) "Structural and mutational analysis of the PhoQ histidine kinase catalytic domain. Insight into the reaction mechanism". J Biol Chem. 276:41182-41190. [Abstract] Marina A, Alzari PM, Bravo J, Uriarte M, Barcelona B, Fita I, Rubio V. (1999) "Carbamate kinase: New structural machinery for making carbamoyl phosphate, the common precursor of pyrimidines and arginine". Protein Sci. 8:934-940. [Abstract] Financiación.
Entidad
Financiadora: Ministerio de Ciencia y Tecnologia. Programa Nacional de Biotecnología |
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