Mechanism of regulation of flotillin levels by the staphylococcal accessory regulator SarA

• Autores: Diana Damián
• Directores de la Tesis: Daniel López Serrano (dir. tes.), Ana Isabel Rico Errazquin (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2020
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 134
• Tribunal Calificador de la Tesis: José Berenguer Carlos (presid.), Patricia Bernal Guzmán (secret.), Miriam Domenech Lucas (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias Moleculares por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología molecular
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen
  • español

    Las bacterias organizan multitud de procesos celulares en microdominios funcionales de membrana (FMM) similares a las balsas lipídicas de eucariotas. Las flotilinas, las proteínas estructurales de los FMM, tienen un papel fundamental en la compartimentalización subcelular de procesos importantes como la virulencia, resistencia a antibióticos, organización de la pared celular o formación de biofilm. Así, es esencial conocer cómo está controlada la expresión y producción de flotilinas con el fin de establecer nuevas estrategias para el desensamblaje de los FMM y alterar los procesos asociados a los mismos, especialmente en patógenos recalcitrantes como Staphylococcus aureus.

    En este trabajo hemos descubierto que los niveles de FloA, la flotilina de S. aureus, están alterados en ausencia del regulador accesorio estafilocócico SarA, factor de transcripción exclusivo de este patógeno que regula virulencia, resistencia a antibióticos y formación de biofilm. Los niveles de FloA están regulados post-transcripcionalmente, disminuyendo drásticamente en ausencia de SarA a partir de la entrada a la fase estacionaria de crecimiento mediante la activación de los complejos proteolíticos ClpCP. El mecanismo de degradación de FloA requiere también la actividad de la quinasa McsB, probablemente induciendo la expresión de los genes clpC y clpP y no actuando como proteína adaptadora marcando FloA para su degradación por ClpCP.

    La activación de los sistemas de control de calidad proteica en el mutante ΔsarA es comparable a la respuesta de proteínas desplegadas que ocurre en mitocondrias y en bacterias Gram negativas en respuesta a estrés proteotóxico. Así, hipotetizamos que en ausencia de SarA, se producirá un mal plegamiento o daño de FloA en la entrada a la fase estacionaria, probablemente por defectos en chaperonas, lo que conllevará a la degradación de la FloA dañada por los complejos ClpCP.

    Por tanto, el mecanismo de regulación de la homeostasis de FloA por SarA implicando al complejo proteolítico ClpCP y a la quinasa McsB presenta una nueva estrategia para alterar la arquitectura de los FMM, lo que permitirá combatir infecciones estafilocócicas difíciles de tratar

  • English

    Bacteria organize many cellular processes into functional membrane microdomains (FMM) similar to the eukaryotic lipid rafts. Flotillins, the structural proteins of the FMM, have a crucial role in the subcellular compartmentalization of important processes, such as virulence, antibiotic resistance, cell-wall metabolism or biofilm formation. Thus, it is essential to know how the expression and production of flotillins is controlled to establish new strategies to disrupt FMM-associated processes and to combat invasive hard-to-treat infections caused by human pathogens as Staphylococcus aureus.

    In this work we have found that the levels of FloA, the flotillin protein of S. aureus, are altered in the absence of the staphylococcal accessory regulator SarA, a staphylococcal-exclusive transcription factor involved in the regulation of virulence, antibiotic resistance and biofilm formation. FloA protein levels are post-transcriptionally regulated in the absence of SarA from the stationary phase of growth through their degradation by the intracellular ClpCP proteolytic complexes. The FloA degradation mechanism requires also the activity of the kinase McsB, probably by inducing the expression of clpC and clpP genes and not by acting as an adaptor protein tagging FloA for its ClpCP-dependent cleavage.

    The upregulation of protein quality control systems in the ΔsarA mutant is comparable to the unfolded protein response that occurs in mitochondria and Gram-negative bacteria to combat proteotoxic stress. We hypothesize that, in the absence of SarA, FloA is going to be misfolded/damaged in the transition to the stationary phase, probably due defects in molecular chaperones, triggering then its ClpCP-dependent cleavage.

    Therefore, the mechanism of regulation of FloA homeostasis by SarA involving the proteolytic complexes ClpCP and the kinase McsB described in this work introduces a new approach to disrupt FMM architecture and, thus combat hard-to-treat staphylococcal infections