Paper de les proteïnes AtKLC-1 i AtB' en la regulació de l'HMG-CoA reductasa d' 'Arabidopsis thaliana'

L'enzim HMG-CoA reductasa (HMGR) catalitza la primera etapa limitant en la síntesi d'isoprenoides citosòlics. En plantes, és un enzim de membrana i la seva primera destinació subcel·lular és el reticle endoplasmàtic. Estructuralment, està formada per un domini amino-terminal (que inclou una regió amino-terminal citosòlica i dos fragments transmembrana) i un domini catalític altament conservat en tota l'escala evolutiva. En totes les espècies de plantes conegudes fins al moment, existeixen isoformes de l'HMGR codificades per diferents gens. Concretament, en Arabidopsis thaliana el gen hmg1 (expressat de forma majoritària) codifica per a les isoformes HMGR1S i HMGR1L, i el gen hmg2 (expressat a arrels, plàntules i inflorescències) codifica per a la isoforma HMGR2. A nivell d'estructura primària l'HMGR1L difereix de l'HMGR1S per la presència d'una regió extra de 50 residus aminoacídics a l'extrem amino-terminal. El domini amino-terminal confereix diferents destinacions de localització subcel·lular a la proteïna. En un treball anterior, es van identificar tres proteïnes que interaccionen amb les isoformes derivades del gen hmg1: AtB"α, AtB"β i AtKLC-1. Les dues primeres interaccionen específicament amb la regió amino-terminal de les isoformes HMGR1S i HMGR1L. Les proteïnes AtB"α i AtB"β són isoformes de la subunitat B" reguladora del complex proteïna fosfatasa 2A (PP2A). En el genoma d'A. thaliana hi ha cinc seqüències que codifiquen per a isoformes de la subunitat B" que comparteixen una gran homologia. En l'estructura primària de la subunitat B" s'han identificat motius EF-Hand (implicats en la unió a calci). S'ha demostrat que tant AtB"α com AtB"β uneixen calci. La tercera proteïna identificada, AtKLC-1, interacciona específicament amb la regió amino-terminal de l'HMGR1L. S'ha determinat per assaigs de doble híbrid en llevat i, posteriorment confirmats in vitro, que la PR65, proteïna estructural del complex PP2A, interacciona específicament amb l'AtKLC-1. La regió de la PR65 suficient per a la interacció amb la subunitat B" reguladora, AtB"α, i amb l'AtKLC-1 comprèn la mateixa seqüència aminoacídica. Per tant, l'AtB"α i l'AtKLC-1 podrien competir per a l'associació amb la PR65. Així, en la cèl·lula, la PP2A podria regular d'una forma particular les isoformes HMGR1S i HMGR1L. Assaigs in vivo i in vitro demostren que la PP2A és un regulador negatiu de l'enzim HMGR. Els ions calci inhibeixen també l'activitat HMGR. Per a què es dugui a terme la repressió de l'activitat HMGR tant per calci com per PP2A, es requereix el domini amino-terminal de la proteïna. Per tant, els resultats són consistents amb què les subunitats AtB" i/o AtKLC-1 duen a terme un paper mediador en la modulació de l'HMGR per la PP2A. El domini amino-terminal de l'HMGR1S està implicat en la morfogènesi de vesícules derivades del reticle endoplasmàtic. La subunitat AtB"α i la resta del complex PP2A participen en aquest procés. El domini amino-terminal de l'HMGR1L dirigeix la proteïna a la trama de reticle endoplasmàtic. La PP2A participa també en la localització subcel·lular d'aquesta isoforma.S'ha caracteritzat una línia mutant en el gen hmg1 d'A. thaliana que mostra absència del transcrit hmg1 i una reduïda activitat HMGR. Les plantes d'aquest mutant creixen normalment en un medi de cultiu estèril i manifesten severes alteracions del desenvolupament quan són cultivades en terra. L'addició de mevalonat, producte de la reacció catalitzada per l'HMGR, no reverteix el fenotip. Les dades indiquen que el gen hmg1 duu a terme una funció no metabòlica relacionada amb l'adaptació al medi. En aquestes condicions de creixement, les estructures vesiculars induïdes per l'HMGR1S podrien tenir alguna funció essencial relacionada amb la resposta a estrès.
"ROLE OF THE PROTEINS AtKLC-1 AND AtB" IN THE REGULATION OF HMG-CoA REDUCTASE IN ARABIDOPSIS THALIANA".TEXT: The enzyme HMG-CoA reductase (HMGR) catalyses the formation of mevalonate in the first rate-limiting step of the mevalonate pathway for isoprenoid biosynthesis. All known plant HMGR isoforms are primarily targeted to the endoplasmic reticulum (ER).These proteins contain two domains: an N-terminal domain (which includes an N-terminal cytosolic region and two membrane-spanning sequences) and a conserved catalytic domain. In all plant species, there are a variety of HMGR isoforms encoded by a multigene family. In Arabidopsis thaliana, two genes (hmg1 and hmg2) encode three HMGR isoforms (HMGR1S, HMGR1L and HMGR2). Isoforms HMGR1S and HMGR1L are identical in sequence but HMGR1L is extended 50 amino acid residues at the N-terminal end. In a previous study, three proteins had been identified which specifically interact with the HMGR1L N-terminal end. Two of these proteins, designed AtB" and AtB", are regulatory B" subunits of protein phosphatase 2A (PP2A). They bind the N-terminal region of HMGR1S and HMGR1L. The third one, AtKLC-1, exclusively interact with the N-terminal region of HMGR1L. In vitro assays have revealed that PR65, PP2A scaffolding subunit, specifically interact with AtKLC-1. Genetic and pharmacological approaches demonstrate that PP2A exerts an inhibitory control over HMGR. These results indicate that AtB" or AtKLC-1 could have a mediating role in the HMGR regulation carried out by PP2A. The N-terminal domain of the HMGR1S isoform is involved in the biogenesis of vesicle structures derived from the ER membranes. The PP2A complex is concerned in this process and the subunit AtB" acts as an interceding factor. Furthermore, we have characterized an Arabidopsis thaliana insertion mutant for hmg1. This mutant exhibits no visible phenotype under sterile growth conditions but shows dwarfing and sterility when it is grown in a soil substrate. The addition of mevalonate doesn't rescue this phenotype. These data suggest that hmg1 performs a no-metabolic function related with environment adaptation. In this context, ER derived vesicles induced by HMGR1S could play an essential role related with stress response.