PhD Alan Finkelstein

TRANSLOCACIÓN DE PROTEÍNAS ASOCIADA CON LA ACTIVACIÓN DE CANALES

Estudiamos los canales dependientes de voltaje formados por las toxinas proteicas bacterianas de la difteria, el ántrax y la colicina Ia. Al investigar estas toxinas utilizando membranas planas de bicapa lipídica, hemos demostrado que, asociada con la apertura y el cierre de los canales de la toxina de la difteria y de los canales de la colicina Ia, se produce una translocación masiva de partes de estas proteínas a través de la membrana. En el caso de la toxina de la difteria, esta consiste en los 270 residuos N-terminales que poseen la actividad citotóxica. En el caso de la colicina Ia, una región de aproximadamente 70 residuos se transloca con la apertura y el cierre del canal, y también se pueden translocar epítopos foráneos insertados, incluyendo una proteína intacta con alta carga.

Nuestro uso del sistema de bicapa in vitro nos ha permitido, por ejemplo, analizar los requisitos de residuos de aminoácidos específicos para la correcta inserción de los canales de la toxina de la difteria en la membrana o el grado en el que el factor letal de la toxina del ántrax debe desplegarse a medida que pasa a través del canal formado por los heptámeros de su antígeno protector, uno de los componentes de esta importante toxina tripartita.

Estas moléculas parecen ser capaces de translocar cualquier secuencia de residuos polares. Nuestra investigación se centra en deducir la estructura del canal, identificar el sensor de voltaje y determinar el mecanismo y la vía de translocación de proteínas.

El sistema de bicapa también se ha utilizado para comprender mejor una importante familia de proteínas de la membrana externa bacteriana: los transportadores dependientes de TonB (TBDT). Estas proteínas son utilizadas por las bacterias para la captación de hierro y vitaminas esenciales unidos a sideróforos, y también han sido cooptadas por colicinas y fagos como sus receptores. Los TBDT son barriles β con un tapón formado por el extremo N-terminal de la proteína, y hemos encontrado condiciones que permiten investigar la respuesta del tapón a sus sustratos biológicos en el sistema de bicapa. Algunos de los TBDT también se investigan in vivo en nuestro laboratorio, utilizando la translocación de colicinas como sistema modelo para comprender qué provoca que estos transportadores se destapen (abran) para permitir la captación de sus sustratos naturales.

Recientemente, también hemos comenzado a investigar los parásitos tripanosomoides africanos y la naturaleza de un factor sanguíneo, la apolipoproteína L1 (apoL1), que confiere resistencia a los tripanosomas en algunas especies de primates. Hemos demostrado que la apoL1 forma canales en las membranas de la bicapa lipídica plana.

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