Interacción entre proteínas de las familias H-NS y Hha/YmoA: regulación de la expresión génica en

Abstract

La proteína Hha fue identificada como un modulador de la expresión de la toxina alfa-hemolisina en <i>Escherichia coli</i> y pertenece a la familia de proteínas Hha/YmoA que participan en la termo y osmoregulación de la expresión génica en bacterias entéricas. Además, Hha interacciona con la proteína H-NS y ambas regulan el operón hemolítico <i>(hly)</i> en <i>E. coli</i>.<br/><br/>En este trabajo se ha estudiado la funcionalidad de la proteína Hha a través de la construcción de mutaciones puntuales en dicha proteína y a la construcción de proteínas truncadas de la misma. Al analizar la capacidad de estas proteínas mutadas de unirse a la proteína H-NS se ha visto que la totalidad de la proteína está implicada en la unión con H-NS, y por tanto, Hha estaría constituida por un único dominio funcional. <br/>La observación anterior unida a los datos conocidos sobre la regulación del operón hemolítico, en los que H-NS es la proteína con capacidad para unirse al ADN, indican que Hha realiza su función a través de su unión a H-NS u otras proteínas y no a través de una unión directa con el ADN. Esta hipótesis se apoya en la similitud entre la longitud de las proteínas de la familia Hha y del dominio de oligomerización de la familia H-NS y también en la presencia de cajas conservadas a lo largo de estas secuencias (también descrito en este trabajo). Los datos obtenidos a través de la construcción de una proteína híbrida entre la proteína Hha y el dominio de unión al ADN de H-NS, sugieren que Hha (y toda su familia) podría ser equivalente al dominio N-terminal de H-NS, ya que dicha proteína híbrida es capaz de complementar algunos de los fenotipos característicos de un mutante <i>hns</i>, por ejemplo, el fenotipo hemolítico, el fenotipo beta-glucósido o la deficiencia de un mutante <i>hns</i> para crecer en un medio mínimo suplementado con serina. Para esta complementación es importante la dosis presente de la proteína híbrida.<br/><br/>Por otra parte, la proteína H-NS de <i>E. coli</i> fue descrita hace más de 30 años como una proteína asociada al nucleoide y presenta un importante papel en la regulación global de la expresión génica. H-NS se encuentra ampliamente distribuida entre bacterias Gram-negativas y se ha observado su capacidad para interaccionar con otras proteínas como la proteína Hha.<br/>En <i>Yersinia enterocolitica</i> la regulación de la expresión de la virulencia ha sido ampliamente estudiada, especialmente la termorregulación y en este proceso participa la proteína reguladora YmoA (homóloga de Hha), aunque la implicación de H-NS nunca había sido demostrada. En este trabajo se ha identificado el gen <i>hns</i> y su correspondiente proteína y se ha planteado su importancia para la regulación de la expresión de factores de virulencia en <i>Y. enterocolitica</i>.<br/>Los datos obtenidos demuestran la interacción existente entre YmoA y H-NS de <i>Y. enterocolitica</i> lo que implica que la interacción existente entre las proteínas Hha y H-NS de <i>E. coli</i> es extensible a otros miembros de ambas familias de proteínas.<br/>Mutaciones en el gen <i>hns</i> han sido obtenidas de forma rutinaria en diferentes especies bacterianas como <i>E. coli, Salmonella</i> o <i>Shigella</i> pero sin embargo en esta memoria se observa que el gen <i>hns</i> es esencial para <i>Y. enterocolitica</i>. Sólo se puede obtener un mutante <i>hns</i> complementándolo en <i>trans</i> (por ejemplo con el plásmido salvaje R27 portador de una orf del gen <i>hns</i>). También es posible obtener el mutante complementando con el gen <i>stpA</i> (parágolo de <i>hns</i> en <i>E. coli</i> no presente en <i>Y. enterocolitica</i>). De esta forma se pueden estudiar los genes afectados por la mutación <i>hns</i> de una forma similar al mutante <i>hns</i> de <i>E. coli</i>.

The Hha protein from "Escherichia coli" belongs to a new family of thermomodulators of gene expression, the Hha/YmoA family. Hha interacts with H-NS protein and together regulate the hly operon in E. coli.<br/>In this work, it has been studied the functionality of Hha protein. It has been shown that all the protein is involved in the interaction with H-NS, then Hha would be constituted by only one functional domain.<br/>This observation, together with the data available about the regulation of the hly operon, indicates that Hha perform its function due to its interaction with H-NS or other proteins. Hha has not direct interaction with DNA.<br/>A comparison of the amino acid sequences corresponding to the Hha family and the N-terminal end of the H-NS family shows the existence of conserved regions. In this work it has been demonstrated that the replacement of the N-terminal domain of H-NS by Hha sequences generates a functional chimeric protein that, when expressed in hns mutants, restores different hns mutant phenotypes. These latter results suggested that Hha-like proteins might have evolved to be functionally equivalent to the N-terminal oligomerization domain of H-NS.<br/><br/>In other hand, H-NS from E. coli was described almost thirty years ago as a chromosome associated protein. H-NS has an important role on the global regulation of gene expression.<br/>In Yersinia enterocolitica the thermoregulation of the expression of virulence factors it has been thoroughly studied. YmoA participates in this process but the implication of H-NS it has not been demonstrated yet. In this memory it has been identified the hns gene. Also, it has been showed that interaction between Hha and H-NS proteins it is common to other members of both families of proteins.<br/>The hns gene is essential for Y. enterocolitica. The hns mutant is only obtained with the complementation in trans (for example with the plasmid R27). Moreover, is possible to obtain the hns mutant with the complementation with stpA, an hns gene paralogue wich is not present in Y. enterocolitica. This mutant allows study the genes affected by the hns mutation similar to that occurs in E. coli.