Estudios fisiológicos del transporte de triptófano y la inducción del operón de triptófanas en Escherichia coli

Escherichia coli forma tres permeasas que pueden transportar el aminoácido triptófano: Mtr, AroP y TnaB. Los genes estructurales de estas permeasas residen en operones separados que están sujetos a diferentes mecanismos de regulación. Hemos utilizado el hecho de que el operón de triptófanas (tna) se induce por triptófano para inferir cómo el transporte de triptófano es influenciado por el medio de cultivo y por mutaciones que inactivan cada una de las proteínas permeasa. En un medio de caseína hidroalcanizada, se requieren niveles altos de triptófano para obtener la máxima inducción del operón tna. Se necesitan niveles altos porque gran parte del triptófano añadido es degradado por la triptófanas. Un inductor alternativo que es poco clivado por la triptófanas, el 1-metiltriptófano, induce de manera eficiente a bajas concentraciones tanto en cepas tna+ como en mutantes tna. En un medio de caseína hidroalcanizada, la permeasa TnaB es la más crítica para la captación de triptófano; es decir, solo las mutaciones en tnaB reducen la inducción de triptófanas. Sin embargo, cuando el 1-metiltriptófano reemplaza al triptófano como inductor en este medio, se requieren mutaciones en ambos mtr y tnaB para evitar la inducción máxima. En este medio, AroP no contribuye a la captación de triptófano. Sin embargo, en un medio carente de fenilalanina y tirosina, la permeasa AroP es activa en el transporte de triptófano; bajo estas condiciones, es necesario inactivar las tres permeasas para eliminar la inducción del operón tna. La permeasa Mtr es responsable principalmente del transporte de indol, el producto de degradación del triptófano producido por la acción de la triptófanas. La permeasa TnaB es esencial para el crecimiento en triptófano como la única fuente de carbono. Cuando las células con altos niveles de triptófanas se transfieren a un medio de cultivo libre de triptófano, la expresión del operón de triptófano (trp) se eleva. Esta observación sugiere que la triptófanas presente en estas células degrada alguna de la triptófano sintetizado, creando así una leve deficiencia de triptófano. Nuestros estudios asignan roles a las tres permeasas en el transporte de triptófano bajo diferentes condiciones fisiológicas.