KlHEM13, un gen hipóxico en la biosíntesis de hemo

Abstract

El hemo es una molécula de interés desde el punto de vista del metabolismo energético, puesto que además de intervenir en la captura y el transporte del oxígeno (indispensable para el proceso de obtención de energía vía respiración) tambien forma parte como elemento funcional de las proteinas de la cadena de transporte electrónico y fosforilación oxidativa mitocondrial. Además, en el caso de las levaduras, actúa como un sensor de oxígeno a escala celular e interviene en la regulación génica dependiente de la disponibilidad de oxígeno. Por tanto, el hemo es una molécula esencial que, dada su importancia, podría ayudar a desentrañar el por qué de las diferencias metabólicas existentes entre las levaduras Kluyveomyces lactis y Saccharomyces cerevisiae y nos proporcionaría herramientas para mejorar su explotación biotecnológica. El gen HEM13 de S. cerevisiae es un gen hipóxico que codifica la enzima coproporfirinógeno oxidasa (CPO) que cataliza el sexto paso de la ruta de biosíntesis del grupo hemo. Tanto el gen como la proteina que genera son puntos clave en la regulación de la síntesis de hemo en S. cerevisiae. Por un lado, la CPO es la primera enzima de la ruta que necesita oxígeno como sustrato en su reacción, de modo que ante una caida de oxígeno puede convertirse en un cuello de botella para la generación de hemo (de ahí que exista una relación directa entre los niveles de hemo y de oxígeno) Por otro lado, ScHEM13 es un gen hipóxico, esto es, incrementa fuertemente su expresión en condiciones de hipoxia. En la regulación de ScHEM13 interviene además el hemo como iniciador de una cascada reguladora que culmina con la represión aeróbica o desrepresión hipóxica del gen. En esta tesis se ha aislado el gen KlHEM13 a partir de una genoteca de K. lactis y se ha llevado a cabo un ensayo de complementación de un mutante Schem13, comprobando que KlHEM13 codifica una CPO tan similar a la de S. cerevisiae que ambas son funcional