Potassium starvation responses in yeast highlight novel potassium-related functions

Resum

Mantenir la homeòstasis de cations és essencial per la supervivència dels éssers vius, i en especial pels organismes unicel·lulars. El llevat Saccharomyces cerevisiae s’ha utilitzat al llarg dels anys com un organisme model per l’estudi del conjunt de processos que controlen els nivells intracel·lulars de cations. El potassi és el principal catió intracel·lular del llevat i està involucrat en diversos processos de la fisiologia d'aquest organisme. Per aquest motiu la seva homeòstasis està minuciosament controlada per un seguit de transportadors que permeten la seva captació, distribució intracel·lular i eliminació de la cèl·lula i per un conjunt de proteïnes reguladores d’aquests processos. Encara que es té constància de la rellevància del potassi en el llevat, les seves dianes específiques i les bases moleculars d’algunes de les seves funcions són poc conegudes. _x000D_ En aquest treball, mitjançant aproximacions d’eliminació del potassi del medi de cultiu, s’han pogut determinar els mecanismes d’algunes de les funcions conegudes del potassi i descobrir-ne de noves. S’ha demostrat que la manca de potassi provoca profundes alteracions en el perfil transcripcional del llevat. Entre elles destaquen l’accentuada repressió del gens que codifiquen proteïnes ribosomals i elements necessaris per la síntesi del ribosoma, dotant d’explicació molecular al ja conegut bloqueig en la síntesi de proteïnes provocat per la manca de potassi. L’eliminació del potassi del medi també provoca una caiguda dels nivells dels aminoàcids cisteïna i metionina que condueix a una activació del gens relacionats amb el metabolisme del sulfat i la síntesi d’aminoàcids sulfurats. Igualment, la privació del potassi comporta una acumulació d’espècies reactives de l’oxigen que produeixen un estat d’estrès oxidatiu a la cèl·lula. Aquesta respon amb l’activació transcripcional dels gens necessaris per combatre l’estrès oxidatiu, eliminar els oxidants i retornar la cèl·lula a un correcte estat redox. El llevat creixent en un medi sense potassi i en presència d’amoni acumula grans quantitats d’amoni a l’interior cel·lular a través del transportador de potassi Trk1 aprofitant la similitud química d’ambdós cations. Aquesta acumulació d’amoni activa vies per la seva fixació i eliminació en forma d’aminoàcids com és la via retrograda mitocondrial. L’eliminació del potassi del medi atura la proliferació cel·lular. Els nostres resultats han demostrat que aquesta aturada podria ser deguda a la disminució de les ciclines i d’elements reguladors de la formació dels anells de septines que afecten la progressió del cicle cel·lular. _x000D_ El potassi també l’hem relacionat amb la homeòstasi d’un nutrient essencial com és el fosfat. L’absència de potassi o la pertorbació de la entrada normal d’aquest catió indueix els gens involucrats en la obtenció i mobilització del fosfat, d’igual manera com ho faria la depleció o limitació del fosfat. En aquetes condicions, la resposta transcripcional d’aquets gens està regulada pels diferents elements que composen la via PHO. L’afectació en l’obtenció del potassi impacte en la normal homeòstasis del fosfat provocant la mobilització de les reserves emmagatzemades en forma de polifosfats. La limitació del potassi, però, no modifica els nivells de fosfat lliure intracel·lular però sí que provoca una caiguda del nivells d’ATP i d’ADP, que podrien ser el senyal d’activació de la via PHO. A més, la pertorbació de la homeòstasis del potassi afecta el creixement dels llevats en medis amb baixos nivells de fosfat._x000D_ El conjunt de dades obtingudes en aquest treball ha permès descobrir nous vincles entre la homeòstasis del potassi i diversos processos cel·lulars, a més de la connexió d’aquest catió amb la homeòstasis de nutrients com el nitrogen, el sulfat i el fosfat.

Data del Ajut	25 de maig 2015
Idioma original	No s'ha definit/desconegut
Supervisor	Joaquin Ariño Carmona (Director/a)