La tuberculosi, la malaltia infecciosa causada per Mycobacterium tuberculosis, es un problema de salut global que provoca aproximadament 2 milions de morts anuals. Un terç de la població mundial es troba crònicament infectada amb Mycobacterium tuberculosis però no mostra símptomes clínics encara que té un risc d’un 10% de desenvolupar la malaltia, la qual cosa representa un reservori incontrolable de tuberculosi. En aquesta condició asimptomàtica, coneguda com a tuberculosi latent, Mycobacterium tuberculosis es localitza en lesions granulomatoses a l’hoste i és resistent als medicaments antimicobacterians existents en l’actualitat.
En bacteris, els sistemes reguladors de dos components son un conjunt de proteïnes implicades en l’adaptació a canvis en l’entorn del microorganisme. Un sistema de dos components típic consta d’una histidina quinasa unida a membrana que té un paper essencial com a sensor dels canvis ambientals i un regulador transcripcional citosòlic que exerceix la seva funció controlant l’expressió de gens diana. Aquest parell de proteïnes funciona com un interruptor molecular que controla diferents respostes adaptatives a canvis a l’ambient cel•lular. Mycobacterium tuberculosis té 11 sistemes de dos components complets. El sistema DosRST, composat per un regulador transcripcional, DosR, i dues histidines quinases, DosS i DosT, té un paper estel•lar en l’adaptació de Mycobacterium tuberculosis a la tuberculosi latent. DosS i DosT s’autofosforilen en residus conservats d’histidina i ambdues proteïnes transfereixen aquesta un unitat de fosfat al residu d’àcid aspàrtic en posició 54 del regulador DosR. La fosforilació d’Asp54 és un interruptor que activa DosR i incrementa la seva afinitat per als promotors dels gens que regula. Les treonines 198 i 205 de DosR tenen un paper crucial en la dimerització de DosR i en la seva unió al DNA. Les dinàmiques moleculars realitzades amb la proteïna salvatge DosR i amb versions mutants mostren diferències notables en la formació del dímer actiu. També mostren una reducció o abolició completa de les interaccions proteïna-DNA a causa de les repulsions generades pels residus mutants carregats negativament. Encara més, les substitucions en Thr198 i Thr205 tenen un important efecte en la fosforilació química i enzimàtica de DosR així com també en la seva defosforilació catalitzada per DosS.
El sistema de dos components DosRST és una bona diana per al desenvolupament de nous compostos amb activitat antimicobacteriana contra formes dorments de Mycobacterium tuberculosis. S’ha iniciat un programa de recerca dirigit al desenvolupament d’inhibidors específics de la proteïna reguladors DosR, usant com a punt de partida compostos comercials estructuralment relacionats amb un derivat fenilcumarínic que ha estat descrit com a molècula que interfereix en la interacció DosR-DNA. / La tuberculosis, la enfermedad infecciosa causada por Mycobacterium tuberculosis, es un problema de salud global que provoca aproximadamente 2 millones de muertes anuales. Un tercio de la población mundial se encuentra crónicamente infectada con Mycobacterium tuberculosis pero no muestra síntomas clínicos aunque tiene un riesgo de un 10% de desarrollar la enfermedad, lo que representa un reservorio incontrolable de tuberculosis. En esta condición asintomática, conocida como tuberculosis latente, Mycobacterium tuberculosis se localiza en lesiones granulomatosas en el huésped y es resistente a los medicamentos antimicobacterianos existentes en la actualidad.
En bacterias, los sistemas regulatorios de dos componentes son un conjunto de proteínas implicadas en la adaptación a cambios en el entorno del microorganismo. Un sistema de dos componentes típico consta de una histidina quinasa unida a membrana que tiene un papel esencial como sensor de los cambios ambientales y un regulador transcripcional citosólico que ejerce su función controlando la expresión de genes diana. Este par de proteínas funciona como un interruptor molecular que controla distintas respuestas adaptativas a cambios en el ambiente celular. Mycobacterium tuberculosis tiene 11 sistemas de dos componentes completos. El sistema DosRST, compuesto por un regulador transcripcional, DosR, y dos histidinas quinasas, DosS y DosT, juega un papel estelar en la adaptación de Mycobacterium tuberculosis a la tuberculosis latente. DosS y DosT se autofosforilan en residuos conservados de histidina y ambas proteínas transfieren esta unidad de fosfato al residuo de ácido aspártico en posición 54 del regulador DosR. La fosforilación de Asp54 es un interruptor que activa a DosR e incrementa su afinidad por los promotores de los genes que regula. Las treoninas 198 y 205 de DosR juegan un papel crucial en la dimerización de DosR y en su unión al DNA. Las dinámicas moleculares realizadas con la proteína salvaje DosR y con versiones mutantes muestran diferencias notables en la formación del dímero activo. También muestran una reducción o abolición completa de las interacciones proteína-DNA a causa de las repulsiones generadas por los residuos mutantes cargados negativamente. Más aún, las sustituciones en Thr198 y Thr205 tienen un importante efecto en la fosforilación química y enzimática de DosR así como también en su defosforilaición catalizada por DosS.
El sistema de dos componentes DosRST es una buena diana para el desarrollo de nuevos compuestos con actividad antimicobacteriana contra formas durmientes de Mycobacterium tuberculosis. Se ha iniciado un programa de investigación dirigido al desarrollo de inhibidores específicos de la proteína reguladora DosR, usando como punto de partida compuestos comerciales estructuralmente relacionados con un derivado fenilcumarínico que ha sido descrito como molécula que interfiere en la interacción DosR-DNA. / Tuberculosis, the infectious disease caused by Mycobacterium tuberculosis, is a global health problem with approximately two million deaths annually. One-third of the world population is chronically infected with Mycobacterium tuberculosis but do not show clinical symptoms although there is a 10% risk to development active disease, representing an uncontrollable reservoir of tuberculosis. In this asymptomatic condition, referred to as latent tuberculosis, Mycobacterium tuberculosis is located within granulomatous lesions in the host and is resistant to currently available antimycobacterial drugs.
Two-component regulatory systems in bacteria are a major class of signal transduction proteins involved in adaptation to environmental changes. Typical system contains a membrane-bound histidine kinase that plays a crucial role in sensing environmental stimuli, and a cytosolic response regulator. This pair of proteins functions as a molecular switch that controls diverse adaptive environmental responses. Mycobacterium tuberculosis has eleven complete two-component systems. The DosRST system, composed of a response regulator, DosR, and two histidine kinases, DosS and DosT, plays a key role in Mycobacterium tuberculosis adaptation to latent tuberculosis. DosS and DosT autophosphorylate at conserved histidine residues and both proteins transfer this phosphor moiety to aspartic acid residue 54 of DosR. The phosphorylation of Asp54 serves as a switch to activate DosR and to increase the affinity for its cognate DNA promoters. Threonines 198 and 205 of DosR play a crucial role in DosR dimerization and DNA binding. The molecular dynamics with wild type and mutant version of DosR show different stability in the formation of the active DosR dimer. They also show the reduction or the abolishment of protein-DNA interactions because of the repulsions generated by negatively charged mutated residues. Moreover, substitutions in threonines 198 and 205 of DosR have a relevant effect on the chemical and enzymatic phosphorylation of DosR and on its DosS-catalysed dephosphorylation.
The DosRST two-component system is a good target for the development of novel antimycobacterial drugs against dormant forms of M. tuberculosis. A structure-based discovery programme of inhibitors of DosR response regulator has been initiated with commercially available compounds showing a certain degree of similarity with a phenylcoumarin derivative previously described as DosR-DNA interfering molecule.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:TDX_URL/oai:www.tdx.cat:10803/275939 |
| Date | 23 July 2014 |
| Creators | Marszalek, Marta Anna |
| Contributors | Planas Sauter, Antoni, Pellicer Moya, Maria Teresa, Universitat Ramon Llull. IQS - Bioenginyeria |
| Publisher | Universitat Ramon Llull |
| Source Sets | Universitat Ramon Llull |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | 217 p., application/pdf |
| Source | TDX (Tesis Doctorals en Xarxa) |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, ADVERTIMENT. L'accés als continguts d'aquesta tesi doctoral i la seva utilització ha de respectar els drets de la persona autora. Pot ser utilitzada per a consulta o estudi personal, així com en activitats o materials d'investigació i docència en els termes establerts a l'art. 32 del Text Refós de la Llei de Propietat Intel·lectual (RDL 1/1996). Per altres utilitzacions es requereix l'autorització prèvia i expressa de la persona autora. En qualsevol cas, en la utilització dels seus continguts caldrà indicar de forma clara el nom i cognoms de la persona autora i el títol de la tesi doctoral. No s'autoritza la seva reproducció o altres formes d'explotació efectuades amb finalitats de lucre ni la seva comunicació pública des d'un lloc aliè al servei TDX. Tampoc s'autoritza la presentació del seu contingut en una finestra o marc aliè a TDX (framing). Aquesta reserva de drets afecta tant als continguts de la tesi com als seus resums i índexs. |
Page generated in 0.0031 seconds