Papel de la GTPasa Rho1 en el control del citoesqueleto de actina de la levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe

Abstract

[ES La actina es una de las proteínas más abundantes y mejor conservadas en los organismos eucariotas. Presenta bajo peso molecular y es capaz polimerizar dando lugar a filamentos polarizados, que se asocian con una gran variedad de proteínas constituyendo un citoesqueleto dinámico, que desempeña funciones celulares importantes. En metazoos, las GTPasas de la familia Rho actúan como reguladores esenciales del citoesqueleto de actina y de las 22 GTPasas de esta familia, Cdc42 y RhoA han sido las más estudiadas. Cdc42, a través de las forminas, regula la formación de filopodios, que son protuberancias de la membrana formadas por haces paralelos de actina que permiten a la célula detectar el entorno extracelular. Por su parte, RhoA, junto con la Rho quinasa ROCK y la formina mDia1, da lugar a fibras de estrés, constituidas por filamentos de actina/miosina e implicadas en la generación de fuerzas de tracción y en la maduración de las adhesiones focales. Sin embargo, RhoA desempeña su función más importante en la citocinesis. A través de mDia1, RhoA ensambla los filamentos de actina del anillo contráctil de actomiosina (CAR) y, a través de ROCK y Citrón quinasa, esta GTPasa activa a la miosina II, que se une a los filamentos de actina e impulsa la constricción del CAR. La levadura de fisión Schizosaccharomyces pombe constituye un modelo ideal para el estudio del citoesqueleto de actina, ya que posee un citoesqueleto de actina similar al de metazoos, pero más simple, constituido por tres estructuras de actina (parches, cables interfásicos y CAR) y un número reducido de proteínas asociadas (ABPs). Los parches son estructuras de actina ramificadas nucleados por el complejo Arp2/3, que participan en la endocitosis mediada por clatrina. Los cables interfásicos están formados por filamentos de actina no ramificados. Son nucleados por la formina For3 y participan en la exocitosis polarizada. El CAR está constituido por filamentos de actina no ramificados ensamblados por las forminas Cdc12 y For3 y por la miosina II, y participa en la citocinesis. En S. pombe, las GTPasas de la familia Rho también desempeñan un papel importante en la dinámica del citoesqueleto de actina. La formina For3 es el principal efector de la GTPasa Cdc42 en el ensamblaje de los cables de actina interfásicos. Sin embargo, el papel de Rho1 en el control del citoesqueleto de actina aún se desconoce. Hasta el momento, solo se sabe que la depleción de Rho1 induce la pérdida de estructuras de actina y lisis celular, generalmente en el momento de la citocinesis, y que su sobreproducción da lugar a la despolarización de las estructuras de actina. A lo largo de esta Tesis Doctoral se ha estudiado el papel de Rho1 en el citoesqueleto de actina de S. pombe. Como Rho1 es una proteína esencial, se ha construido un mutante puntual al que hemos denominado rho1-597 y en él se ha caracterizado el citoesqueleto de actina. Además, se ha realizado un cribado genético entre el mutante rho1-597 y numerosos mutantes que codifican las diferentes proteínas implicadas en la dinámica del citoesqueleto de actina. Los resultados obtenidos, junto con el análisis de la localización y la dinámica de diversas proteínas, han sugerido que Rho1 podría regular el citoesqueleto de actina a diferentes niveles. Rho1 podría regular la endocitosis mediada por clatrina (CME) al favorecer la unión de Fim1 a los parches de actina. Rho1 también podría contribuir a la estabilidad de los cables de actina interfásicos, a través de la regulación positiva de Cdc8, y tener un papel en la citocinesis, a través de la formina For3. Además, se ha comprobado que estas funciones de Rho1 en el control del citoesqueleto de actina podrían ser independientes de las que realizan los efectores conocidos de esta GTPasa, las proteínas quinasas C Pck1 y Pck2 y la (1-3) glucán sintasa Bgs1.