Caracterización molecular de los factores involucrados en la regulación de la biosíntesis de ácidos micólicos en Mycobacterium tuberculosis

La tuberculosis continúa siendo una de las enfermedades infecciosas que provoca la mayor cantidad de muerte entre los adultos. Mycobacterium tuberculosis es el agente etiológico de la tuberculosis y el éxito de este patógeno se debe en gran medida a su notable capacidad para sobrevivir en el huésped infectado, donde puede persistir durante varias décadas; siendo su inusual pared celular un factor clave en esta supervivencia. Los ácidos micólicos son los componentes mayoritarios de su envoltura celular y los responsables de muchas de las características de esta bacteria, como ser, su patogenicidad y su alta resistencia a los antibióticos comúnmente utilizados en la clínica. La biosíntesis de los ácidos micólicos involucra dos sintasas de ácidos grasos diferentes, denominadas FAS I y FAS II. A pesar de la relevancia de la co-existencia de los dos sistemas (FAS I y FAS II) en micobacterias, tanto por su rol en la síntesis de los ácidos grasos de membrana y de los ácidos micólicos, como por ser el blanco de poderosas drogas antituberculosas, es muy poco lo que se sabe acerca de cómo se regula el funcionamiento de estas dos rutas biosintéticas y cuáles serían las señales regulatorias que permiten la correcta interacción entre ambos sistemas metabólicos. En nuestro laboratorio nos propusimos estudiar cómo se regulan a nivel transcripcional los sistemas de síntesis de ácidos grasos y ácido micólicos en micobacterias y caracterizar cuál es la señal a la cual responden. Es así que se ha caracterizado un factor transcripcional de M. tuberculosis denominado FasR (Fatty acid synthase Regulator), al que llamamos FasRMT. Se determinó que esta proteína es un activador transcripcional esencial para la síntesis de ácidos grasos en Mycobacterium smegmatis, y que regula la expresión de los genes del operón fas-acpS mediante su unión a la región promotora de ese operón. De esta manera modula la biosíntesis de novo de ácidos grasos, cuyo destino final son los fosfolípidos de membrana y los triacilglicéridos, como así también los sustratos del sistema FAS II para producir los ácidos micólicos. Además, a partir de una mutante de FasRMT en M. tuberculosis, se ha demostrado que la disminución de FasRMT genera una cepa notablemente afectada en su virulencia. Los resultados de dicha investigación representaron la caracterización de un regulador clave en M. tuberculosis y sentaron las bases para el desarrollo del trabajo de tesis aquí presentado. En este trabajo se presentan los resultados de los experimentos biofísicos y moleculares llevados a cabo para el análisis de la interacción entre FasRMT y las señales regulatorias a las cuales responde por unión específica y directa, los acil-CoA de cadena larga, y la región del ADN que reconoce en el promotor del operón fas-acpS. Además, se validó el modelo de regulación transcripcional propuesto para esta proteína mediante análisis de transcripción in vitro. Se resolvió la estructura tridimensional de una forma truncada del activador transcripcional de la síntesis de ácidos grasos, FasR33MT, como así también la estructura de FasR33MT en presencia de una de sus moléculas ligando, C20-CoA. A partir de la resolución de estas estructuras, se llevó a cabo el análisis de las mismas para comenzar a comprender los mecanismos moleculares por los cuales la proteína FasRMT modula su actividad. Aún no podemos precisar en detalle cuáles son los cambios que se producen sobre FasRMT y cómo se propagan a partir de la unión al ligando para modular su afinidad por el ADN específico. Sin embargo, se observan características asociadas a la unión del ligando que apoyan un modelo mecanístico de acuerdo al cual, la unión de moléculas de acil-CoA de cadena larga en un túnel hidrofóbico de la proteína desestabilizan la unión de FasRMT al ADN. Considerando que este regulador es esencial para la sobrevida de Mycobacterium, la resolución de la estructura tridimensional de esta proteína permite iniciar la búsqueda y el diseño racional de inhibidores que actúen como nuevos agentes antimicobacterianos.