Caulobacter crescentus: ciclo cellulare Il C. crescentus: un modello batterico di differenziamento cellulare La replicazione cellulare tramite divisione ineguale è la norma in C. crescentus PleC e DivJ sono proteine sensori parte di sistemi di regolazione a due componenti (Regolatori di risposta: DivK e PleD) DivJ DivK(-P) PleC PleD(-P) 1 2 3 4 5 6 Autofosforilazione di DivJ (1-2) e di PleC (3-4) e fosforilazione DivJ-dipendente di PleD (5-6)
Funzione di DivK e PleD Importanza dei sistemi PleC/PleD e DivJ/DivK Proteine regolatrici di risposta in sistemi a due componenti Non coinvolte direttamente in regolazione della trascrizione PleD appartiene alla famiglia GGDEF ed è una di-c- GMP-sintasi Mutazioni nei sistemi a due componenti plec/pled e/o in divj/divk risultano nella perdita dell organizzazione del ciclo cellulare e della divisione cellulare in C. crescentus DivK trasduce il segnale (trasferisce il gruppo fosfato) ad altri fattori coinvolti nel ciclo cellulare La localizzazione polare delle proteine sensore è la chiave del processo di divisione cellulare Divisione ineguale in tutto e per tutto.. Riposizionamento di PleC al polo della Fosforilazione cellula Sintesi figlia di PleD del e completamento peduncolo e inizio della e posizionamento divisione della cellulare divisione DivJcellulare PleC PleD-P Le cellule derivanti dalla divisione cellulare hanno densità cellulare differente
La localizzazione polare di diverse proteine (componenti di TCRS) è un processo chiave della duplicazione cellulare : un regolatore fondamentale nella divisione cellulare Proteine marcate con un reporter visualizzabile (Green Fluorescent Protein) possono essere seguite nella loro localizzazione cellulare La presenza di inibisce la replicazione del DNA La concentrazione di viene regolata a diversi livelli Regolazione trascrizionale 1) Regolazione trascrizionale 2) Compartimentazione 3) Proteolisi differenziata per compartimento p1 p2 ctra GA -me TC CT me- AG DNA rep. Promotore 1: attivo solo se emi-metilato (Solo al momento della replicazione del DNA) GA TC CTme-AG GA-meTC CT AG
L espressione di è finemente sincronizzata con la replicazione del DNA L espressione di è finemente sincronizzata con la replicazione del DNA Emimetilazione Promotore attivo Metilazione di p1 (inattivazione) p1 p2 ctra p1 p2 ctra P P CckA CcrM (metil-trasferasi) ccrm ClpXP proteasi Il fato di è diverso nelle cellule ST e SW Invecchiamento nelle cellule ST Accumulo di Degradazione di dipendente dalla proteasi ClpXP
Il C. crescentus come modello di sviluppo cellulare Maturazione (transizione swarmer>stalked) Divisione ineguale (differenziamento cellula madre/cellula figlia) Inefficienza crescente a nuovi eventi di duplicazione nella cellula stalked Referenze http://caulobacter.stanford.edu/shaplab/ McGrath et al., Curr. Opinion Microb., 7:192-197 (2004) McAdams and Shapiro, Science 301:1874-1877 (2003) Aldridge et al., Mol. Microbiol. 47:1695-1708 (2003) Paul et al., Genes Develop. 18:715-727 (2004) La variazione di fase La variazione di fase La variazione di fase consiste in mutazioni ad alta frequenza o riarrangiamento di una regione del DNA che porta ad uno switch nell espressione di un determinato gene (ON/OFF) o all espressione di varianti alleliche di una proteina Batteri fimbriati e non fimbriati possono coesistere all interno di una stessa popolazione clonale
La variazione di fase: eventi a livello molecolare La variazione di fase: eventi a livello molecolare + - - Regione invertibile (314 bp) Regione invertibile (341 bp) Sempre piu difficile: un sistema di variazione di fase regola la produzione di due tipi diversi di flagello in Salmonella typhi La variazione di fase è modulata da regolatori globali Tipo 1 Tipo 2 Le regioni soggette a variazioni di fase sono degli hot-spot per la ricombinazione omologa, grazie alla presenza delle sequenze IR e di una insolita struttura locale La presenza di Lrp nel complesso nucleoproteico che porta alla variazione di fase risponde alla presenza di leucina IR Seq.