Mecanismos moleculares de respuesta al estrés oxidativo mediados por la ruta de integridad celular (vía PKC1-MAP quinasa)de Saccharonmyces cerevisiae

Resumen

La via dintegritat cel·lular o via Pkc1-MAP quinasa de Saccharomyces cerevisiae té un paper central en els mecanismes de resposta cel·lular enfront de diferents estressos ambientals, com són: lestrès tèrmic, lestrès hipoosmòtic o qualsevol estrès que afecti a la paret cel·lular. En aquest treball de tesi doctoral es demostra que aquesta via de transducció de senyal també està implicada en la supervivència i adaptació enfront els efectes de lestrès oxidatiu.Hem observat que les proteïnes Pkc1 i Rom2 són essencials per a la supervivència cel·lular enfront de lestrès oxidatiu generat per dos agents (peròxid dhidrogen i diamida). A més, el citoesquelet dactina és una de les dianes dacció del peròxid dhidrogen i de la diamida; aquests dos agents provoquen una despolarització del citoesquelet dactina amb el conseqüent efecte en morfogènesi i viabilitat. Aquest fenomen succeeix de forma independent de les proteïnes de la via dintegritat cel·lular. Per altra banda, perquè el citoesquelet dactina es repolaritzi com a resposta dagents oxidants, són necessàries les proteïnes Mtl1, Rom2 i Pkc1, totes elles són elements que constitueixen la via dintegritat cel·lular. La diamida indueix la formació de ponts disulfur a les proteïnes de la superfície cel·lular. Aquest fet provoca canvis estructurals en la cèl·lula que, en darrer terme,causen lactivació de la via dintegritat cel·lular. Els nostres estudis han permès assignar una funció al receptor de la paret cel·lular Mtl1, com un sensor destrès oxidatiu en superfície i part integrant de la via Pkc1-MAP quinasa. El peròxid dhidrogen afecta essencialment una funció cel·lular relacionada amb els últims estadis de secreció i la morfogènesi cel·lular. A més, observem dos funcions essencials de la proteïna Pkc1 com a resposta al tractament amb peròxid dhidrogen: i)Pkc1 regula la biogènesi de ribosomes com a resposta als problemes en secreció que provoca lagent oxidant. Així mateix, la inhibició de la transcripció de gens ribosomals es du a terme depenent dun citoesquelet en polimerització activa, ii) Pkc1 indueix la restauració dels cables dactina i també de la morfogènesi i polaritat cel·lular a través de lactivació de la profilina Pfy1. Resumen La vía de integridad celular o vía Pkc1-MAP quinasa de Saccharomyces cerevisiae posee un papel central en los mecanismos de respuesta celular frente a diferentes estreses ambientales, como son: el estrés térmico, el estrés hipoosmótico o cualquier estrés que afecte a la pared celular. En esta tesis doctoral se demuestra que esta vía de transducción de señal también está implicada en la supervivencia y adaptación frente a los efectos del estrés oxidativo. Hemos observado que las proteínas Pkc1 y Rom2 son esenciales para la supervivencia celular frente al estrés oxidativo mediado por dos agentes (peróxido de hidrógeno y diamida). Además, el citoesqueleto de actina es una de las dianas de acción del peróxido de hidrógeno y de la diamida, ambos agentes median la despolarización del citoesqueleto de actina con el consecuente efecto en morfogénesis y viabilidad. Este fenómeno ocurre de manera independiente de las proteínas de la vía de integridad celular. Sin embargo, para que el citoesqueleto de actina repolarice en respuesta a agentes oxidantes se requieren las proteínas Mtl1, Rom2 y Pkc1, todas ellas elementos constituyentes de la vía de integridad celular. La diamida induce la formación de puentes disulfuro en las proteínas de la superficie celular, lo que provoca cambios estructurales en la misma, que en última instancia, causan la activación de la vía de integridad celular. Nuestros estudios han permitido asignar una función al receptor de pared celular Mtl1, como sensor de estrés oxidativo en superficie, y parte integrante de la vía Pkc1-MAP quinasa. El peróxido de hidrógeno afecta esencialmente a una función celular relacionada con los últimos estadios de secreción y con la morfogénesis celular. Además observamos dos funciones esenciales de la proteína Pkc1 en respuesta al tratamiento con peróxido de hidrógeno: i) Pkc1 regula la biogénesis de ribosomas en respuesta a los problemas en secreción provocado por el agente oxidante. Además, la inhibición de la trascripción de genes ribosomales se lleva a cabo dependiendo de un citoesqueleto en polimerización activa, ii) Pkc1 induce la restauración de los cables de actina y con ello de la morfogénesis y polaridad celular a través de la activación de la profilina Pfy1. Summary The cell integrity pathway or Pkc1-MAP kinase pathway of Saccharomyces cerevisiae plays a central role in the cellular responses against different environmental stresses, such as: heat shock, hipoosmotic shock, starvation stresses, all of them affect the cell wall. This study shows that this transductional pathway is also involved in the survival and the adaptation of the cell against the affects of oxidative stress. We have observed that the proteins Pkc1 and Rom2 are essential for cell survival against oxidative stress caused by two agents: hydrogen peroxide and diamide. In addition, the actin cytoskeleton is one of the targets of both hydrogen peroxide and diamide, these agents cause depolarization of the actin cytoskeleton with a detrimental effect in cell morphogenesis and viability. This occurs independently on the cell integrity pathway proteins. However, for the actin cytoskeleton to repolarize in response to oxidant agents, the cells need the proteins Mtl1, Rom2 and Pkc1, all of them constitute the cell integrity pathway. Diamide causes the formation of disulphide bridges in the cell surface proteins, which provokes structural changes in the cell surface, and which finally induces the activation of the cell integrity pathway. In our investigation we have been able to assign a function to the cell wall receptor Mtl1, as a sensor of surface oxidative stress and an integral part of the Pkc1-MAP kinase pathway. Hydrogen peroxide affects primarily a cellular function related to the last stages of vesicular secretion. We also observe two essential functions of the protein Pkc1 in response to the treatment with hydrogen peroxide: i) Pkc1 regulates ribosomal biogenesis in response to problems in secretion, caused by the oxidant agent. The occurrence of the inhibition of ribosomal genes transcription is dependent on the active polymerization of the actin cytoskeleton, ii) Pkc1 induces the restoration of actin cables then promoting the restauration of cellular polarity and morphogenetic mechanisms through the activation of Pfy1 profilin.