Interacción entre las vías cAMP-PKA y HOG-MAPK en la respuesta celular adaptativa al estrés osmótico en S. cerevisiae - Ojeda, Lucas Ezequiel (2022)
El control de los procesos biológicos, tales como el crecimiento, la diferenciación celular y la resistencia al estrés, es regulado por diversos sistemas de señalización que son activados frente a estímulos específicos para integrar la información en una respuesta que asegure la homeostasis celular. El objetivo de esta tesis fue contribuir a la comprensión de cómo la información de distintas vías de señalización que responden al mismo estímulo se integra durante la adaptación celular al estrés. En levaduras, la vía HOG-MAPK responde a una gran variedad de estímulos como estrés osmótico para mantener el balance fisiológico y la omolaridad interna celular. Por otro lado, la vía AMPc-PKA ejerce un rol negativo sobre la respuesta adaptativa frente a diferentes tipos de estrés. En levaduras, la subunidad catalítica de la PKA esta codificada por tres genes TPK1, TPK2 y TPK3. Las tres isoformas catalíticas presentan roles específicos en respuesta a diversos estímulos de estrés. En respuesta a estrés osmótico, las isoformas catalíticas Tpk1 y Tpk2 presentan un rol diferencial en la reprogramación transcripcional adaptativa. En esta tesis, estudiamos la interacción entre las vías AMPc-PKA y HOG-MAPK en respuesta al estrés osmótico particularmente focalizados en la especificidad de acción de las isoformas catalíticas Tpk1 y Tpk2. En primer lugar, evaluamos la respuesta fisiológica celular al estrés osmótico en cepas mutantes para las isoformas catalíticas Tpk1 y Tpk2 y para la quinasa Hog1. En respuesta al estrés osmótico, la deleción del gen TPK2, pero no la del gen TPK1, mejora el crecimiento celular defectuoso observado en la cepa mutante para HOG1. Además, la disminución en el consumo de glucosa, el incremento de la acumulación de trehalosa y glucógeno, y la alteración de la morfología celular, observados en células mutantes para HOG1 en condiciones de estrés, fueron revertidos por la deleción de TPK2, pero no por la deleción de TPK1. Además, analizamos el rol de Tpk1 y Tpk2 sobre el crecimiento invasivo de las células mutantes para el gen HOG1 en respuesta a estrés osmótico. La deleción del gen TPK1 revirtió el fenotipo del crecimiento invasivo observado en la mutante HOG1 mientras que la deleción de TPK2 incrementó el crecimiento invasivo en respuesta al estrés osmótico. Estudiamos el rol de Hog1 y Tpk2 en la regulación transcripcional de genes de respuesta a estrés osmótico. Para esto, analizamos los niveles de expresión del mRNA, la cinética de asociación a la cromatina de las quinasas Hog1 y Tpk2, de la subunidad Snf2 del complejo remodelador de la cromatina SWI/SNF y el factor de transcripción Msn2 a los promotores de los genes blanco. Los resultados sugieren un cross-talk entre la isoforma catalítica Tpk2 y Hog1 sobre la asociación de Snf2 y Mns2 a los promotores de los genes analizados y, como consecuencia, sobre la regulación de la expresión génica en respuesta a estrés osmótico. La deleción de los genes TPK1 o TPK2 no afectó los niveles de fosforilación y acumulación nuclear de Hog1 inducidos por estrés osmótico, sugiriendo que la vía AMPc-PKA regula efectores blanco río abajo de la vía HOG-MAPK. Como conclusión general, nuestros resultados describen cómo diferentes vías de transducción de señales convergen para la adaptación celular al estrés. Particularmente, demostramos que la vía AMPc-PKA actúa específicamente vía la isoforma catalítica Tpk1 o Tpk2 en paralelo a la vía HOG-MAPK con roles opuestos en la respuesta adaptativa al estrés osmótico.