Bases moleculares de la actividad señalizadora de dUTPasas

Tesis doctoral: 356 páginas[EN]The central dogma of molecular biology purposes that every gene codifies for one protein that it will be the responsible for carry out only one function. Nevertheless, the number of multiple function proteins, known as moonlighting proteins, is increasing constantly. The dUTPases are an example of these moonlighting proteins. In particular, the model of which this thesis is about focuses on the moonlighting activity of dUTPases codified by phages of Staphylococcus aureus, which are able to induce the mobility of some pathogenicity islands that are present in this organism, also known as SaPIs. The protein Stl, which is codified by the own SaPI, blocks the mobility of SaPIs. The dUTPases of certain phages of S. aureus induce the mobility of these islands through the interaction to the repressor Stl, in a case that seems to be a clear example of cell signaling mechanism. Using macromolecular X-ray crystallography, as the main technique, and also in vivo and in vitro assays, this thesis tries to deal with the molecular mechanism through dUTPases carry out this new function. The obtained data allow us to suggest a mechanistic model for this novel signaling ability for dUTPases codified by phages of S. aureus. This mechanism, which is similar to eukaryotic G protein mechanism, implies the conserved motifs present in both monomeric and trimeric dUTPases, additional no conserved motifs and the dUTP as second messenger. In addition, comparisons at sequence and structural level between these two dUTPases families allow us to suggest this mechanism as “universal mechanism” for signaling ability of these proteins in all organisms from virus to eukaryotic organisms. This thesis, in addition, deals with the signaling molecular mechanism of dimeric dUTPases codified by phages of S. aureus. This mechanism, apparently, differs with the previously described for trimeric dUTPases and leaves a lot of non resolved question relating to the manner by which these proteins carry out with this new function.[ES] El dogma central de la biología molecular propone que para cada gen se traduce en una proteína que será responsable de una única función. No obstante, cada vez son más numerosos los casos de proteínas multifunción o moonlighting proteins capaces de llevar a cabo múltiples funciones. Entre estas proteínas moonlighting encontramos las dUTPasas. En concreto, y el modelo sobre el que gira el presente trabajo de tesis, nos hemos centrado en la actividad moonlighting que presentan las dUTPasas codificadas por fagos de Staphylococcus aureus, capaces de inducir la movilidad de islas de patogenicidad presentes en el genoma de este organismo. Las islas de patogenicidad de S. aureus, más conocidas como SaPIs, se encuentra reprimidas por un inhibidor general codificado por la propia isla, la proteína Stl. Las dUTPasas de ciertos fagos de S. aureus inducen la movilidad de estas SaPIs, a través de su unión a Stl, en lo que parece ser un claro mecanismo de señalización celular. Utilizando como técnica principal la cristalografía de moléculas mediante Rayos-X, suplementada con ensayos in vivo e in vitro, esta tesis pretende abordar el mecanismo molecular mediante el cual las dUTPasas llevan a cabo esta nueva función. Los resultados obtenidos, nos han permitido proponer un modelo de mecanismo para esta novedosa capacidad señalizadora que presentan las dUTPasas de fagos de S. aureus. Este mecanismo, similar al de las proteínas G de eucariotas, implica motivos conservados en dUTPasas triméricas y monoméricas, motivos adicionales y el dUTP como segundo mensajero. Además, la comparación a nivel de secuencia y estructural entre dUTPasas de estas dos familias permite proponer este mecanismo como un mecanismo “universal” para la capacidad señalizadora de estas proteínas en organismos que van desde virus hasta eucariotas. En este trabajo se aborda también el mecanismo molecular de señalización de dUTPasas diméricas de fagos de S. aureus, un mecanismo aparentemente muy diferente para el descrito en las triméricas y que deja sin resolver muchas cuestiones en cuanto a cómo actúan estas proteínas.Para la realización de esta Tesis, Jorge Donderis Martínez ha disfrutado de una beca lanzadera del CIBER de Enfermedades Raras y un contrato en la modalidad de prácticas suscrito en el marco del Programa Junta para la Ampliación de Estudios (JAE). El trabajo se ha enmarcado en los proyectos “Estructura y función de máquinas moleculares implicadas en redes de señalización de microorganismos.” (BIO2010-15424) y “Análisis global de mecanismos reguladores antisentido en Staphylococcus aureus.” (PIM2010EPA-00606) financiados por el Ministerio de Ciencia e Innovación; y ”Estructura, función, reconocimiento y evolución en señalización celular: de lo bacteriano (sistemas de dos componentes) a lo universal (dUTPasas).” (BIO2013-42619-P) financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad, ; de los cuales el doctorando ha estado contratado a través de los proyectos PIM2010EPA-00606 y BIO2010-15424.Peer reviewe