Efectos pleitrópicos de la expresión constitutiva del operón de la histidina de Salmonella typhimurium

Resumen

Las bacterias y las levaduras usan rutas parecidas para sintetizar histidina (Winkler 1987; Jones y Fink 1982). Ambas rutas son lineales y comprenden nueve etapas catalizadas por ocho enzimas. La primera etapa es una reacción muy peculiar: la condensación de ATP y PRPP para formar ... N-5’-fosforribosil-ATP; algunos autores han visto en esta reacción una posible “reliquia” del mundo biológico ancestral basado en el ARN (Styer 1988). Esta peculiar reacción de condensación no es única en la célula: Tanto en bacterias como levaduras, la ruta biosintética de las purinas comienza con una reacción equivalente ente el PRPP y la glutamina (Neuhardt and Nygaard, 1987). Este paralelismo no es la única coincidencia entre las rutas biosintéticas de purinas y de histidina: Tanto en bacterias como levaduras, una de las etapas de la síntesis de purinas produce 5-aminoimidazol-4-carboxamida ribótico (AICAR), que también es un subproducto de una de las reacciones de biosíntesis de histidina. El AICAR puede servir de precursor para la síntesis de nucleótidos poco habituales, como se discutirá más adelante.Los paralelismos entre la biosíntesis de histidina en bacterias y levaduras no acaban ahí. La actividad de la primera enzima de la ruta (una fosforribosil transferasa) es una enzima alostérica y sufre retroinhibición no competitiva (“feedback”) por histidina. Tanto en Saccharomyces como en Enterobacterias, se pueden aislar mutantes resitentes a retroinhibición por resistencia al análogo 2-tiazol-alanina (Martin 1963; Rasse-Messenguy y Fink, 1973; Lax et al. 1979). Habitualmente, las mutaciones de resistencia a retroinhibición originan excreción de histidina.Los estudios realizados en otros organismos sugieren que la ruta biosintética de histidina tiene un diseño más o menos universal. Por ejemplo, en Neurospora se conocen siete o más enzimas que catalizan la misma ruta de nueve pasos característica de bacterias y levaduras (Pateman y Kinghorn, 1976). Los datos referentes a mamíferos son fragmentarios pese a su interés médico, ya que existen enfermendades humanas asociadas a alteraciones del metabolismo de la histidina (véanse las revisiones de Scriver y Rosenber, 1973 y La Du, 1982) Las principales conclusiones son:1. La respuesta pleiotrópica de la estirpes Hisc de Salmonella typhimurium se debe a la superproducción de las proteínas HisH e HisF.2. La respuesta pleiotrópica no está relacionada con la actividad de HisH e HisF en la biosíntesis de histidina, sino con otra función de HisH e HisF, aún no identificada.3. La respuesta pleiotrópica de las estirpes Hisc no se debe a la superproducción de AICAr.4. La caracterización de supresores de la respuesta pleiotrópica ha conducido a la identificación de cuatro loci nuevos, que hemos denominado osmH, sfiW e sfiY. Ninguno de estos loci tiene homólogos en el mapa cromosómico de E. coli.