Efecto de mutaciones en proteínas en la supervivencia de microorganismos bajo condiciones de estrés y presencia de antibióticos

Resumen

Entender los mecanismos mediante los cuales las proteínas evolucionan es crucial, no sólo para comprender las estrategias evolutivas de los organismos, sino también por sus enormes aplicaciones en los campos de la ingeniería de proteínas y de la biologías sintética, así como en el ámbito biosanitario. Una de las propiedades biofísicas que permite a las proteínas evolucionar para adquirir nuevas características y funciones es la robustez ante las mutaciones que confiere el aumento en la estabilidad de la proteína. Un claro ejemplo de ello es el efecto de la mutación M182T de la beta-lactamasa TEM-1 de Escherichia coli. Combinada con otras, esta mutación aparece con alta frecuencia en aislados clínicos con capacidad de degradar nuevas especies de antibióticos; sin embargo, M182T no afecta a la actividad de la enzima, sino a su estabilidad y/o plegamiento. Con objeto de esclarecer los mecanismos mediante los cuales la mutación M182T aumenta las posibilidades evolutivas de TEM-1, en este trabajo se ha llevado a cabo un estudio comparativo de las estabilidades térmica y cinética de las proteínas silvestre y mutante. Los resultados obtenidos muestran que la mutación M182T mejora la estabilidad termodinámica de TEM-1, así como la reversibilidad del proceso de desplegamiento, lo que podría favorecer la integridad estructural de la proteína frente a mutaciones desestabilizantes que confieran un aumento en el espectro de sustratos de la proteína. Por otro lado, este trabajo aborda por primera vez en nuestro grupo de investigación un aspecto de especial relevancia para entender mecanismos evolutivos: las complejas relaciones entre las variaciones en el genotipo y la capacidad reproductora del organismo. En concreto se ha estudiado el efecto que tienen determinadas mutaciones que afectan a la estabilidad y la actividad de la proteína tiorredoxina sobre el crecimiento y la supervivencia de la bacteria Escherichia coli en distintas condiciones de cultivo. Estos estudios demuestran que estos mutantes con propiedades físicas mejoradas respecto a la proteína silvestre no afectan al crecimiento de la bacteria en condiciones óptimas de cultivo o en condiciones de estrés oxidativo. Además, se explora la posibilidad de utilizar poblaciones de E. coli portadoras de distintas variantes de tiorredoxina para seleccionar aquellas con mejores propiedades in vitro respecto de la proteína silvestre.