Evaluación preliminar de la especificidad iónica de la proteína CtpH expresada en Escherichia coli: ATPasa tipo P de Mycobacterium tuberculosis (2012)
La búsqueda de nuevas alternativas terapéuticas es una prioridad para el control de la tuberculosis. El desarrollo de agentes antituberculosos requiere del conocimiento de nuevas dianas celulares esenciales y el entendimiento de sus mecanismos de acción. Las ATPasas tipo P han sido propuestas como dianas para el diseño de compuestos antimicrobianos contra algunos patógenos humanos. El mantenimiento de los gradientes de iones esenciales a través de la membrana celular de la micobacteria hace que estas proteínas sean cruciales para la supervivencia celular. Específicamente, los gradientes del ion Ca2+ junto con otros iones como Na+, K+ y H+ controlan numerosos procesos de transporte secundarios e imponen una regulación astringente en diversas vías de señalización [Yatime, et al. 2009]. Estudios bioinformáticos del genoma de M. tuberculosis evidenciaron que existen 28 secuencias que codifican para transportadores putativos de iones metálicos, entre ellos 12 ATPasas tipo P (CtpA, CtpB, CtpC, CtpD, CtpE, CtpF, CtpG, CtpH, CtpI, CtpJ, CtpV y KdpB), las cuales han sido poco caracterizadas experimentalmente [Novoa et. al., 2012; Agranoff, D y Krishna, S., 2004, 1998]. Algunos de estos marcos de lectura también son codificados en M. leprae sugiriendo que tienen un rol a nivel intracelular, ya que este microorganismo únicamente sobrevive en el interior de las células hospederas. Este gran número de ATPasas, puede dar la versatilidad requerida al bacilo para adaptarse a los nichos intra- y extracelulares durante las diferentes etapas de la infección, las cuales difieren marcadamente en osmolaridad, concentraciones de iones metálicos, pH y disponibilidad de nutrientes. Se ha comprobado que la micobacteria necesita la acción de ATPasas tipo P transportadoras de metales pesados para su supervivencia frente al aumento en las concentraciones de Cu+ y Zn2+, mecanismo utilizado por el macrófago para intentar eliminar al bacilo [Botella, H. et al., 2011; Sarah, W., et al., 2010] . Nuestro grupo de investigación se ha enfocado en la caracterización de las ATPasas tipo P transportadoras de metales alcalinos y alcalinotérreos debido a que podrían jugar un papel vital en el control de las concentraciones intrafagosomales de Ca2+, K+ y/o Cl- cuyas variaciones han demostrado estar ligadas a la inhibición de la fusión fagosoma lisosoma [Soldati y Neyrolles, 2012]. De los 12 marcos de lectura codificantes de ATPasas tipo P presentes en el genoma de M. tuberculosis se escogió como enzima de estudio la secuencia CtpH debido no solo a su posible especificidad hacia el transporte de metales alcalinos y alcalinotérreos, sino también por la inusual presencia de un segmento largo N-terminal no encontrado en otras estructuras comunes de ATPasas tipo P. Aparentemente este segmento no esta implicado en el mecanismo de transporte y su posible función podría ser regulatoria. El presente trabajo constituye la primera aproximación experimental hacia la definición de la especificidad ionica de la proteína CtpH de M. tuberculosis mediante su expresión heteróloga en la membrana de E. coli. Ensayos bioquímicos de actividad ATPasa y medidas electrofisiológicas en vesículas de membrana mediante la técnica SSM permitieron identificar el transporte de Na+/K+ y/o Ca2+ a través de esta proteína.