Descobert el mecanisme molecular que regula la divisió cel·lular en bacteris
Un equip de recerca dirigit pel professor de la UAB David Reverter ha descobert el mecanisme molecular que descriu en detall el procés que regula la divisió cel·lular en bacteris, a partir de la unió de la proteïna MraZ al conjunt de gens dcw. La investigació ha estat publicada a Nature Communications.
La divisió cel·lular és un procés central en tots els organismes vius i requereix l’acció coordinada de moltes proteïnes i d’altres elements reguladors. En la majoria de bacteris aquest procés està codificat en un clúster de gens anomenat operó dcw, que agrupa tots els gens que produeixen les proteïnes necessàries per dur a terme la divisió cel·lular i la formació de la paret bacteriana.
Aquests conjunts de gens s’activen gràcies a unes proteïnes que actuen com a factors de transcripció: s’uneixen al promotor del gen, la seqüència de DNA que indica el punt per iniciar la transcripció, just abans del primer codó (la unitat d’informació bàsica dels gens) que codifica el començament de la seqüència de la proteïna. Un d’aquests factors de transcripció és l’anomenat MraZ, el primer gen de l’operó dcw en tots els bacteris. En activar-se, es produeixen les proteïnes necessàries (codificades dins dels gens de l’operó) perquè els bacteris es puguin dividir. És, per tant, el factor de transcripció que controla l’activitat de l’operó responsable de la divisió cel·lular a la majoria dels bacteris.
Un equip de recerca de la UAB, dirigit per David Reverter, professor del Departament de Bioquímica i Biologia Molecular i investigador de l’Institut de Biotecnologia i Biomedicina de la UAB (IBB-UAB), ha descobert el mecanisme que descriu en detall el procés que regula la divisió cel·lular. Mitjançant tècniques de biologia estructural, com la cristal·lografia de raigs X i la criomicroscòpia electrònica, l’equip de la UAB ha esbrinat el mecanisme molecular que descriu com el factor de transcripció MraZ s’uneix al promotor de l’operó dcw del bacteri Mycoplasma genitalium, una espècie molt utilitzada en recerca perquè té un genoma molt reduït.
El promotor de l’operó dcw està format per quatre caixes de sis nucleòtids, amb seqüències repetides, que regulen la transcripció de l’operó. Mitjançant l’observació amb criomicroscòpia electrònica els investigadors han pogut veure directament, gairebé a escala atòmica, els contactes específics entre el factor MraZ i les bases de les quatre caixes repetides de l’operó dcw. D’aquesta manera, han descobert que, perquè es pugui produir la unió de MraZ a l’operó, és necessària la distorsió de l’estructura de MraZ.
«Es tracta d’una observació sorprenent. La proteïna MraZ és un octàmer format per vuit subunitats idèntiques unides en forma de dònut, però amb una curvatura que no permetria mai la unió amb les quatre caixes del promotor. En canvi, per regular la divisió cel·lular veiem com el dònut es trenca i es deforma de tal manera que quatre de les subunitats es poden unir a les quatre caixes del promotor», explica David Reverter.
Aquesta observació directa de les interaccions entre MraZ i el DNA del promotor que regula la divisió cel·lular representa un avenç molt important, ja que les aproximacions anteriors per entendre el mecanisme s’havien basat només en estudis bioquímics i en modelització per ordinador.
A més, el mecanisme de regulació descobert pels investigadors de la UAB «és universal a la majoria de bacteris, ja que totes les proteïnes MraZ s’assemblen molt, tenen la mateixa estructura en octàmer, i també són similars les seqüències de DNA dels promotors dels operons que regulen la divisió cel·lular», conclou Reverter.
El treball, publicat a la revista Nature Communications, ha estat liderat pel grup de recerca de David Reverter, de l’Institut de Biotecnologia i Biomedicina i del Departament de Bioquímica i Biologia Molecular de la UAB, en col·laboració amb el sincrotró ALBA i amb el servei de criomicroscòpia electrònica de l’Institut de Genètica i de Biologia Molecular i Cel·lular d’Estrasburg (França).
Referència:
Sánchez-Alba, L., Varejão, N., Durand, A., García-Pardo, J., Carreras-Caballé, M., Amador, V., Pinyol, J., i Reverter, D. (2026). Structural basis for transcriptional regulation by the cell division regulator MraZ in Mycoplasma genitalium, Nature Communications. https://www.nature.com/articles/s41467-026-68809-2