Bioquímica avanzada

1. Presentación de artículos
Mecanismos de detección de nutrientes a lo largo de la evolución
Universidad de Guadalajara
Doctorado en Ciencias en Procesos Biotecnológicos
Centro Universitario de Ciencias Exactas e Ingenierías
Guadalajara, Jalisco. a 24 de agosto del 2021
BIOQUIMICA GENERAL AVANZADA
DR. Viveros Juan Manuel
Presenta
Mtra. Ginna Alejandra Villalobos Guzmán

2. TABLA DE CONTENIDO
• Procariotas ……………………………………………………………………………………………………….
• Quimiorreceptores: Acoplan las concentraciones de nutrientes extracelular a la
motilidad celular…………………………………………………………………………………………………
• Proteínas PII: controladores de la asimilación de Nitrógeno………………………………..
• Eucariotas: sistema de detección de nutrientes exclusivos de la levadura
……………………………………………………………………………………………………………………………
• MEP2: un sensor de amonio extracelular putativo………………………………………………
• Detección de aminoácidos extracelulares: la vía SPS…………………………………………..
• SNF3 Y Rgt2: Sensores de glucosa extracelular…………………………………………...........
• Vías de detección de nutrientes conservadas desdela levadura hasta los
mamíferos………………………………………………………………………………………………………….
• AMPK: un indicador de combustible eucariota…………………………………………………..
• GCN2: un sensor de privación de aminoácidos ………………………………………………….
• TOR/mTOR: Reguladores maestros del crecimiento…………………………………………….

3. Procariotas
Mecanismos para detectar
diversos nutrientes
Adaptarse a vivir en ambientes, donde
varían las [ ] y los nutrientes pueden ser
impredecibles.
Otros mecanismos
Enzimas o
receptores
Detecciones
indirectamente

4. Quimiorreceptores: Acoplan las [ ] de nutrientes extracelular a la
motilidad celular

5. Quimiorreceptores: Acoplan las [ ] de nutrientes extracelular a la
motilidad celular

8. Proteínas PII: Controladores de la asimilación de nitrógeno
Las proteínas PII
detectan la
deficiencia del N
Aunque varíen
en estructura y
funciones
Aumentan la asimilación
del N
Dos formas:
1. No modificadas
2. Uridiladas
Se unen y activan la
enzima
adeniltransferasa
(ATasa) codificada
por el glnE para
adenilar el GS
Estimula la actividad
de desadenilación
de ATasa
GlnB y GlnK
Relacionadas
E. Coli
La adenilación de GS
Al inhibir reduce la asimilación de N.

9. La detección del Nitrógeno
Enzima
uridililtransferasa
(UTasa)
Proteínas
PII
codificada por el glnD
Uridila
Inhibida por
glutamina
No puede
uridilar GlnB

10. Uridila
Eucariotas
Sistemas de detección de nutrientes exclusivos de la levadura

11. MEP2: Sensor de amonio extracelular putativo
Conjunto de diversos
compuestos que
contienen
Amonio
(NH4)
Reacciones bioquímicas se
obtiene el nitrógeno
Presencia de fuentes
deseadas
Catabólito
Amonio
glutamina
Reprime la transcripción de genes
1. Eliminación
2. Metabolización Proteínas MEP (Metilamina permeasa)
MEP1 MEP3
MEP2

12. Detección de aminoácidos extracelulares: la vía SPS
Coordina varias vías
Detecta
aminoácidos
Altera la expresión génica
y decisiones del desarrollo
Rutas:
GCN2 y
TOR
1. la transcripción de genes
2. Metabolismo de aminoácidos
Actúa como sensor
directo
Ruta: Ssy-Ptr3-Ssy5
(SPS)

13. Snf3 y Rgt2: Sensores de glucosa extracelulares
Represión de catabolitos de carbono,
glucosa y fructosa
Fuentes de C
menos preferidas
Nivel transcripcional
Regula (Rgt1)
Se unen a 2
tipos de
sensores:
Son necesarios para activar
HXT expresión
Snf3 Rgt2
Factor de
transcripción
Recluta:
Mth1 y Std1

14. Vías de detección de nutrientes conservados desde la levadura hasta los mamíferos
Vías AMPK, GCN2 y TOR
Regulan la
conducta
alimentaria
Detección de
nutrientes esenciales
Conservan
• Aminoácidos
• Glucosa

15. AMPK: Un indicador de combustible eucariota
Sensor de
energía clave
Balance
energético
Homeostasis
Proteína
quinasa
activada por
AMP
Dirigida por serina/treonina
(AMPK)
• Captación de
glucosa
• Glucolisis
• Inhibe la síntesis
del glucógeno
Fosforila e inactiva:
1. Acetil-CoA
2. ACC
3. HMG-CoA
Reductasa
4. Enzimas limitantes
5. Síntesis de ácidos
grasos, colesterol

16. GCN2: Sensor de privación de aminoácidos
Detecta los
ARNt no
cargados
GCN2
Vía control general de aminoácidos no reprimible
Vía paralela en los niveles
intracelulares
Respuesta estricta
Atenúa la
traducción
Acumula la
privación de
aminoácidos
Se une directamente a los
ribosomas
Producen
nucleótidos
impares
Promueven la
supervivencia
Genes implicados
en la biosíntesis de
aminoácidos
Regular al
laza la
transcripción
ATF4 Cascada de
reguladores
transcripcional • Apoptosis
• Autofagia
• Metabolismo de
aminoácidos
• Regulaciones
positivas de
sintetasas
• Transportadores
de aminoácidos

17. TOR/mTOR: Reguladores maestros del crecimiento

18. Conclusiones
• Los sensores de nutrientes tienen estructuras y funciones similares, como
las transceptores que atraviesan la membrana como MEP2 y Ssy1 y hasta las
quinasas citosólicas AMPK Y GCN2.
• Pueden detectar nutrientes de interés, como el amonio por MEP2, o
indirectamente a través de un metabolito como lo es 2-OG por las proteínas
PII.
• Si bien la detección directa de nutrientes da un buen reflejo de vías
generales, mientras que en la detección indirecta puede permitir que el
sensor detecte cada nutriente, como se pudo observar en las vías GS/GOGAT.
• Las células eucariotas, la vacuola/lisosoma emergió como un
compartimiento de almacenamiento de nutrientes; y dando como función la
mTORC1 para detectar el contenido y/o función lisosomal. También, se sabe
que la ausencia de leucina y arginina inhibe la señalización de Mtorc1.

19. Referencias
Chantranupong, L., Wolfson, R. L., & Sabatini, D. M. (2015). Nutrient
Sensing Mechanisms Across Evolution. Cell, 161(1): 67–83.
Plataforma de BioRender. https://app.biorender.com/