Regulación del anillo de septinas

Durante los últimos años se ha puesto de manifiesto que las septinas sufren una serie de modificaciones post-traduccionales, que a menudo tienen importantes efectos en el ensamblaje y función de las mismas. Los tres tipos de modificaciones más comunes son la fosforilación, acetilación y SUMOilación (revisado en Hernández-Rodríguez y Momany, 2012). La primera modificación que se identificó en las septinas de S. cerevisiae fue la adición de SUMO (Small Ubiquitin-related MOdifier). Las septinas Cdc3, Cdc11 y Shs1 de S. cerevisiae sufren esta modificación en la transición G2/M, que se elimina posteriormente en citoquinesis (Johnson y Blobel, 1999; Takahashi et al., 1999). Sin embargo, no se ha detectado esta modificación ni en hifas ni en levaduras de C. albicans, aunque existe un homólogo de SUMO (Smt3), que se localiza preferentemente en el lado de la célula madre del anillo de septinas, y algunas proteínas que contienen Smt3 inmunoprecipitan con Cdc11 (Martin y Konopka, 2004). Por tanto, en C. albicans son las proteínas asociadas a las septinas, y no las propias septinas, las que se modifican por SUMO de forma asimétrica. La acetilación también se ha detectado en Cdc11 de

C. albicans, tanto en hifas como en levaduras, aunque ocurre en una metionina en lugar de lisina y su

función no está clara (Sinha et al., 2007).

La modificación más abundante y mejor caracterizada de las septinas es la fosforilación, y muchas mutaciones que afectan a estos sitios de fosforilación producen defectos en morfogénesis y citoquinesis (revisado en Hernández-Rodríguez y Momany, 2012). Al menos cuatro proteín kinasas desempeñan un papel importante en la regulación de las septinas. Cla4, un miembro de la familia de las kinasas PAK, interacciona con las septinas y fosforila a Cdc3 y Cdc10 in vitro y posiblemente a otras septinas in vivo (Versele y Thorner, 2004). La fosforilación por Cla4 parece desempeñar un papel en la estabilización de los filamentos de septinas, ya que coincide con el cambio al estado congelado y porque las septinas permanecen en el estado fluido en el mutante cla4Δ. Otras dos kinasas que regulan las septinas son Elm1 y Gin4 (Bouquin et al., 2000; Longtine et al., 2000; Mortensen et al., 2002; Gladfelter et al., 2004; Asano et al., 2006). La kinasa Gin4 se localiza en el cuello y regula la función de las septinas fosforilando al menos a Shs1 (Longtine et al., 1998; Dobbelaere et al., 2003). Los mutantes gin4Δ no forman anillos de septinas, sino que las septinas se disponen en el cuello en forma de barras paralelas al eje madre-hija, lo que sugiere que Gin4 podría estabilizar el anillo promoviendo la asociación lateral de los filamentos de septinas. Finalmente, las septinas también son fosforiladas por la kinasa Cdc28 para promover el desensamblaje del anillo tras la citoquinesis. La fosforilación de Cdc3 por el complejo Cln-Cdc28 en G1 parece ser necesaria para el desensamblaje del anillo, ya que un mutante cdc3 que carece de los sitios de fosforilación presenta un retraso en el desensamblaje del anillo de septinas (Tang y Reed, 2002).

Normalmente la fosforilación ocurre en las regiones N- y C-terminal de las septinas, en las que el estado de fosforilación parece regular el ensamblaje y desensamblaje del anillo. Los únicos ejemplos de fosforilación dentro del dominio G descritos son Cdc10, la septina central del hetero-octámero que se fosforila en una región importante para la formación de la interfaz G (la mayoría de las septinas de hongos posee una Gly en esta posición) y Shs1, cuya fosforilación en Ser259 puede actuar como un

interruptor que determina el tipo de estructura que se ensambla (Garcia et al., 2011). La septina no esencial Shs1 es la que más modificaciones por fosforilación sufre, ya que es fosforilada en un aminoácido localizado en el extremo N-terminal, en algunos residuos cerca de la interfaz G y fundamentalmente en el extremo C-terminal (Egelhofer et al., 2008; Garcia et al., 2011). Recientemente, mediante experimentos de análisis masivos, se han identificado hasta 28 Ser/Thr que se encuentran fosforiladas en Shs1 (Swaney et al., 2013).

Por otro lado, la fosfatasa PP2A unida a Rts1, subunidad reguladora de tipo B, está implicada en la defosforilación de las septinas. PP2A-Rts1 se localiza en el cuello tras la división del anillo de septinas, y los anillos de septinas en el mutante rts1Δ son más estables (Dobbelaere et al., 2003).

En C. albicans, la kinasa Gin4 también parece estar implicada en la transmisión de la señal que desencadena la formación del anillo de septinas en las hifas, ya que los mutantes gin4ΔΔ no forman anillos estables en las hifas, aunque si son capaces de localizarse en el ápice de la hifa (Wightman et al., 2004). En este organismo, Gin4 fosforila a Cdc11 en un único residuo que permite su posterior fosforilación en un residuo adyacente por el complejo Ccn1-Cdc28 (Sinha et al., 2007). Estas fosforilaciones son necesarias para mantener un crecimiento polarizado robusto, pero mutantes no fosforilables de Cdc11 son capaces de ensamblar anillos de septinas normales, lo que indica que deben existir otras dianas de Gin4 que son críticas para la organización y asociación de las septinas a la membrana plasmática. De hecho, recientemente se ha demostrado que Gin4 se asocia con Sep7 y lo fosforila, estabilizando la unión entre estas dos proteínas (Li et al., 2012a). Gin4 contiene un grupo de sitios CDK localizados cerca de su dominio kinasa (Vázquez de Aldana y Correa-Bordes, 2012) que son fosforilados por Cdc28, activando su actividad kinasa (Li et al., 2012a). La mutación de estos sitios a Ala impide la activación de Gin4, debilita su asociación con Sep7, altera la dinámica de Sep7 y produce defectos morfológicos. Es interesante que Gin4 se une a Sep7 mediante un mecanismo que es independiente del que implica su asociación con el resto de las septinas, y que podría mediar el control de la organización del anillo de septinas por Cdc28. Además, Gin4 tiene otra función en la organización del anillo de septinas en G1 que es independiente de su actividad catalítica.

La kinasa Cla4 también regula el ensamblaje del anillo de septinas en C. albicans. A pesar de que las septinas se localizan en el punto de gemación, el mutante cla4ΔΔ es incapaz de formar un anillo en el cuello y las septinas permanecen en la punta de la yema, produciendo una morfología alargada (Huang et al., 2014). Estos autores también identificaron a la proteína Nap1 como otra de las dianas de las kinasas Gin4 y Cla4. Nap1 es una proteína asociada al anillo de septinas necesaria para la correcta organización de las septinas en el cuello. Es interesante que su defosforilación depende de las fosfatasas Rts1 y Cdc14, que se localizan en el cuello en algún momento del ciclo celular (Clemente-Blanco et al., 2006; Huang et al., 2014). El mutante rts1ΔΔ también presenta defectos en la organización del anillo de septinas (Tesis Doctoral de Caballero-Lima, 2009), lo que podría indicar que esta fosfatasa regula la dinámica del anillo de septinas defosforilando las septinas o sus proteínas reguladoras asociadas. Finalmente, también se ha demostrado que la subunidad estructural de las fosfatasas PP2A Tpd3 y la subunidad catalítica Pph21 defosforilan Sep7 (Liu et al., 2016). Los mutantes tpd3ΔΔ o pph21ΔΔ tienen defectos en la organización de las septinas y en el crecimiento hifal, y crecen como pseudohifas en condiciones de crecimiento levaduriforme. Una de las dianas de esta fosfatasa es Sep7, que se encuentra hiperfosforilada en estos mutantes.