Papel central de los citocromos P450 en el catabolismo del colesterol y su regulación en micobacterias

El colesterol es un esteroide ampliamente distribuido en la Naturaleza, que tiene una gran importancia fisiologica porque se encuentra formando parte de las membranas de las celulas animales y ademas es precursor inmediato de vitaminas, hormonas esteroideas y acidos biliares. La degradacion del colesterol llevada a cabo por bacterias aerobicas se divide en varias etapas que consisten en la oxidacion del colesterol a 4-colesten-3-ona, la oxidacion de la cadena lateral y la degradacion del sistema de anillos, originandose finalmente diferentes metabolitos que entran en el metabolismo central de la bacteria. La cepa Mycobacterium smegmatis mc2155, micobacteria no patogena de crecimiento rapido, es capaz de utilizar el colesterol como unica fuente de carbono y energia. Tras la oxidacion del colesterol a 4-colesten-3-ona, la degradacion de la cadena lateral en esta bacteria comienza con tres oxidaciones secuenciales del carbono C26 llevadas a cabo por los citocromos P450 CYP125A3 y CYP142A2. Como resultado de estas oxidaciones se producen los derivados 26-hidroxi-4-colesten-3-ona, 4-colesten-3-ona-26-al y finalmente el acido 3-oxo-4-colestenoico. Estas proteinas pueden actuar tambien sobre el carbono C26 del colesterol dando lugar a los intermediarios 26-hidroxi-5-colesten-3-ol, 5-colesten-3-ol-26-al y el acido 3-hidroxi-4-colestenoico. La mayoria de los genes implicados en la degradacion bacteriana del colesterol estan controlados por el represor KstR, perteneciente a la familia de reguladores transcripcionales TetR. Mediante tecnicas de dicroismo circular se ha determinado que los acidos 3-hidroxi-4-colestenoico y 3-oxo-4-colestenoico, derivados de la accion de los citocromos CYP125A3 y CYP142A2, interaccionan con el represor KstR produciendo una reduccion de la estabilidad termica de este y un cambio conformacional que conlleva la reduccion de su contenido en -helice. Sin embargo, solo el compuesto 3-oxo-4-colestenoico es capaz de liberar el represor KstR de su region de reconocimiento del DNA, permitiendo la transcripcion de la mayoria de los genes implicados en el metabolismo del colesterol. ABSTRACT.El colesterol es un esteroide ampliamente distribuido en la Naturaleza, que tiene una gran importancia fisiologica porque se encuentra formando parte de las membranas de las celulas animales y ademas es precursor inmediato de vitaminas, hormonas esteroideas y acidos biliares. La degradacion del colesterol llevada a cabo por bacterias aerobicas se divide en varias etapas que consisten en la oxidacion del colesterol a 4-colesten-3-ona, la oxidacion de la cadena lateral y la degradacion del sistema de anillos, originandose finalmente diferentes metabolitos que entran en el metabolismo central de la bacteria. La cepa Mycobacterium smegmatis mc2155, micobacteria no patogena de crecimiento rapido, es capaz de utilizar el colesterol como unica fuente de carbono y energia. Tras la oxidacion del colesterol a 4-colesten-3-ona, la degradacion de la cadena lateral en esta bacteria comienza con tres oxidaciones secuenciales del carbono C26 llevadas a cabo por los citocromos P450 CYP125A3 y CYP142A2. Como resultado de estas oxidaciones se producen los derivados 26-hidroxi-4-colesten-3-ona, 4-colesten-3-ona-26-al y finalmente el acido 3-oxo-4-colestenoico. Estas proteinas pueden actuar tambien sobre el carbono C26 del colesterol dando lugar a los intermediarios 26-hidroxi-5-colesten-3-ol, 5-colesten-3-ol-26-al y el acido 3-hidroxi-4-colestenoico. La mayoria de los genes implicados en la degradacion bacteriana del colesterol estan controlados por el represor KstR, perteneciente a la familia de reguladores transcripcionales TetR. Mediante tecnicas de dicroismo circular se ha determinado que los acidos 3-hidroxi-4-colestenoico y 3-oxo-4-colestenoico, derivados de la accion de los citocromos CYP125A3 y CYP142A2, interaccionan con el represor KstR produciendo una reduccion de la estabilidad termica de este y un cambio conformacional que conlleva la reduccion de su contenido en -helice. Sin embargo, solo el compuesto 3-oxo-4-colestenoico es capaz de liberar el represor KstR de su region de reconocimiento del DNA, permitiendo la transcripcion de la mayoria de los genes implicados en el metabolismo del colesterol.