Regulación del tráfico intracelular de la actividad Quitín Sintasa III en Saccharomyces cerevisiae

Resumen

[ES] La pared celular de levaduras está compuesta por una serie de capas, entre las cuales se encuentra la quitina. Este compuesto, a pesar de ser minoritario, es esencial para la viabilidad de Saccharomyces cerevisiae. Chs3 es la subunidad catalítica de la actividad Quitín Sintasa III (QSIII) y es responsable de la síntesis de la mayor parte de la quitina presente en la pared celular. Esta proteína presenta una regulación muy compleja que va a permitir que se localice en el cuello de la levadura durante momentos muy discretos del ciclo celular. Dicha regulación tiene lugar a nivel a nivel postraduccional y es mediada por una serie de proteínas que se han denominado Chs (de Chitin synthesis). En ausencia de las mismas Chs3 es incapaz de alcanzar la membrana plasmática, quedando retenida en diferentes compartimentos intracelulares de la ruta de secreción dependiendo del mutante. Esta regulación tan compleja de Chs3 ha hecho que haya sido ampliamente estudiada como modelo del tráfico intracelular regulado de proteínas. En este trabajo nos propusimos como primer objetivo profundizar en el estudio de la estructura-función de los distintos dominios de Chs3. Hemos visto que Chs3 es una proteína capaz de formar dímeros en el retículo endoplasmático a través de su extremo N-terminal. La adquisición de la estructura cuaternaria por parte de Chs3 es un proceso altamente regulado, de manera que los monómeros que se escapan del retículo endoplasmático son devueltos al mismo en vesículas COPI, participando la proteína Rer1 en este sistema de control de calidad. Además, la oligomerización de Chs3 es una conformación importante para la correcta cristalización de la quitina. Por otra parte, el dominio C-terminal desempeña tres funciones: es necesario para la interacción con la subunidad Chs6 del exómero, una maquinaria necesaria para la salida de Chs3 desde el trans-Golgi Network (TGN) hacia la membrana plasmática; media el retorno de los monómero de Chs3 desde el cis-Golgi hacia el retículo endoplasmático en vesículas COPI; y es imprescindible para la propia actividad catalítica. Finalmente, el dominio globular central, donde reside el centro catalítico, también está implicado en la regulación del tráfico intracelular de Chs3. Un segundo objetivo ha sido profundizar en la función de Chs4, la proteína que activa y localiza a Chs3 en la membrana plasmática. Trabajo previo en el laboratorio había demostrado que Chs4 estabiliza a Chs3 en el cuello de la membrana plasmática impidiendo su endocitosis. En este trabajo hemos descrito que esto es posible gracias a la existencia de un compartimento en el cuello, en el cual reside Chs3 y donde otras proteínas de la membrana plasmática que no están polarizadas se encuentran excluidas. Este compartimento está definido por dos anillos concéntricos, correspondientes con el anillo de septinas y un anillo constituido por la maquinaria endocítica que se dispone perifericamente al primero y en forma de parches. Chs3 sería transportada de forma polarizada hacia la región de membrana delimitada entre ambos anillos, mediando Chs4 el anclaje a las septinas. Este anclaje prevendría el acceso de Chs3 a la maquinaria endocítica dispuesta en la periferia. Eventualmente, se produciría la liberación de las moléculas Chs3 de las septinas, de manera que podrían difundir por el compartimento delimitado en el cuello, hasta entrar en contacto con los parches de endocitosis que median la internalización de Chs3. Durante el crecimiento hiperpolarizado de conjugación, sin embargo, hay un desacoplamiento entre las septinas y la región de endocitosis, de manera que la polarización de Chs3 durante la conjugación es independiente de endocitosis.