La mayoría de las bacterias utilizan la estructura conocida como flagelo con el fin de desplazarse. Esta estructura ha sido ampliamente estudiada en las enterobacterias Escherichia coli y Salmonella enterica. Sin embargo, cada vez es mas claro que los mecanismos moleculares involucrados en la formación y el funcionamiento del flagelo descritos para estas bacterias no son comunes para la gran mayoría de los microorganismos. Así, el estudio del flagelo de Rhodobacter sphaeroides ha demostrado aspectos nuevos y relevantes tanto en el área de la regulación genética, e incluso en el ámbito de la evolución de los genes flagelares. Con el propósito de continuar nuestra línea de investigación relativa al estudio de este orgánulo en R. sphaeroides nos hemos planteado abordar dos aspectos que involucran por un lado la biogénesis del eje flagelar, y por el otro el control de la rotación del motor flagelar. Por un lado, nuestra investigación se enfocará al estudio de la formación de la estructura conocida como eje. El eje flagelar, atraviesa el periplasma, la pared de peptidoglicanos y la membrana externa; una de sus funciones es transmitir el movimiento del motor, ubicado en la base del flagelo, hasta las estructuras extracelulares (gancho-filamento). A diferencia del gancho y del filamento, que son polímeros de subunidades idénticas, cuatro diferentes proteínas forman el eje. Se sabe que FlgB se ubica en la base del mismo, mientras FlgG es la proteína distal. Sin embargo se desconoce la posición relativa de las proteínas FlgC y FlgF, las cuales pueden ser ensambladas siguiendo un orden estricto, o podrían ser exportadas de forma secuencial para dictar el orden final en la estructura. Por otro lado, la formación del eje requiere de la actividad de la proteína FlgJ, la cual se piensa que actúa como una proteína de andamiaje y podría promover la polimerización de las diferentes subunidades (o quizá solo de algunas). En esta propuesta nos hemos planteado el caracterizar las interacciones que existen en solución entre las proteínas de eje y con la proteína de ensamblaje FlgJ, con el fin de determinar por un lado la ruta morfogenética de la región media del eje (FlgC y FlgC), y por el otro revelar el papel que cumple FlgJ durante la formación de dicha estructura tanto in vivo como in vitro. Por otro lado, estamos interesados en continuar nuestros estudios relacionados con la presencia de un nuevo anillo en la estructura flagelar de R. sphaeroides. Dicha estructura anular se ubica en el periplasma, aparentemente formando una circunferencia sobre el anillo P y obstruyendo la detección del anillo L. Evidencia obtenida en el laboratorio nos ha llevado a considerar la hipótesis de que este nuevo anillo, denominado anillo H, es necesario para reclutar el complejo MotA/B alrededor de la estructura flagelar. Asimismo, hemos identificado recientemente que la proteína MotF, se asocia al anillo H y en ausencia de éste, la proteína MotF no es reclutada a la estructura flagelar. A la fecha se piensa que la proteína MotF es indispensable para la apertura del canal de protones (MotA/MotB). Por ello, nos hemos planteado determinar si el fenotipo asociado con la falta del anillo H es debido a la falta de activación del canal provocada por la ausencia de MotF; o a una baja capacidad de reclutar el complejo en ausencia de el anillo H. Además, nos hemos planteado caracterizar las interacciones entre estas dos proteínas, y determinar si éstas interactúan con otros componentes de la estructura flagelar.

La información que se obtenga de los proyectos a desarrollar en esta propuesta representa conocimiento novedoso y muy relevante para el campo. Ya que por un lado, es la primera vez que se estudiará en detalle la función de la proteína FlgJ que de forma natural se encuentra aislada del dominio de muramidasa. Esperamos obtener evidencia que indique si la localización específica de los componentes del eje obedece a una interacción diferencial de cada uno de ellos con FlgJ, esto representaría la primera vez en la cual se demuestra que el orden de los componentes estructurales se encuentra determinado por una proteína auxiliar. La contribución al conocimiento del flagelo y sus posibles repercusiones en otras áreas de la biología serían relevantes. Con respecto a la proteína MotF, la contribución será muy importante dado que no existen antecedentes de la función de esta proteína en ningún otro microorganismo. La posibilidad de que esta proteína actúe junto como FliL para activar el canal de protones es una posibilidad atractiva que empieza a tener resonancia en el campo, ya que a la fecha se desconocen los mecanismos y las proteínas involucrados en este proceso. Por otro lado, el estudio de FlgT es relevante ya que R. sphaeroides es la primera bacteria reportada cuyo motor depende de protones y que además posee el anillo H. El determinar las adaptaciones que el motor flagelar ha tenido que adoptar para incluir este nuevo anillo será una de las metas a largo plazo que el desarrollo de este trabajo contribuirá a alcanzar y que permitirán el avance del conocimiento en este campo. En términos particulares, nuestra investigación directamente sentará las bases que permitirán proponer la forma en que FlgT y MotF interactúan con el resto de los componentes del cuerpo basal. En términos cuantitativos el desarrollo del presente proyecto permitirá la graduación de dos estudiantes de Doctorado así como la publicación de dos o tres artículos de investigación original en revistas de alto impacto del área de la microbiología.