(p)ppGpp , guanosina pentafosfato o tetrafosfato es una alarma que está implicada en la respuesta estricta de las bacterias , provocando la inhibición de la síntesis de ARN cuando hay escasez de aminoácidos presentes. Esto hace que la traducción disminuya y , por lo tanto, se conserven los aminoácidos presentes. Además, ppGpp provoca la regulación positiva de muchos otros genes implicados en la respuesta al estrés, como los genes para la absorción de aminoácidos (del medio circundante) y la biosíntesis. [1]
ppGpp y pppGpp fueron identificados por primera vez por Michael Cashel en la década de 1960. Se descubrió que estos nucleótidos se acumulan rápidamente en las células de Escherichia coli hambrientas de aminoácidos e inhiben la síntesis de ARN ribosomal y de transferencia. [2] Ahora se sabe que (p)ppGpp también se produce en respuesta a otros factores estresantes, incluida la inanición de carbono y fosfato.
Una ausencia completa de (p)ppGpp provoca requisitos de múltiples aminoácidos, supervivencia deficiente de cultivos envejecidos, división celular, morfología e inmovilidad aberrantes, además de estar bloqueado en un modo de crecimiento durante la inanición.
La síntesis y degradación de (p)ppGpp se han caracterizado más extensamente en el sistema modelo E. coli . (p) ppGpp se crea a través de pppGpp sintasa , también conocida como RelA, y se convierte de pppGpp a ppGpp a través de pppGpp fosfohidrolasa. RelA está asociado con aproximadamente uno de cada doscientos ribosomas y se activa cuando una molécula de ARN de transferencia (ARNt) sin carga ingresa al sitio A del ribosoma, debido a la escasez de aminoácidos requeridos por el ARNt. Si una bacteria mutante es relA − se dice que está relajada y no se observa regulación de la producción de ARN debido a la ausencia de aminoácidos.
E. coli produce una segunda proteína responsable de la degradación de (p)ppGpp, denominada SpoT. Cuando se restablece el equilibrio de aminoácidos en la célula, SpoT hidroliza ( p ) ppGpp . Esta proteína también tiene la capacidad de sintetizar (p)ppGpp, y parece ser la sintasa primaria bajo ciertas condiciones de estrés. La mayoría de las demás bacterias codifican una sola proteína que es responsable tanto de la síntesis como de la degradación de (p)ppGpp, generalmente homólogos de SpoT.
Los objetivos de (p)ppGpp incluyen operones de ARNr , de los cuales hay siete en Escherichia coli (un organismo modelo bacteriano de uso común ), todos los cuales tienen 2 promotores . Cuando (p)ppGpp se asocia con el promotor, afecta la capacidad de la enzima ARN polimerasa para unirse e iniciar la transcripción . Se cree que (p)ppGpp puede afectar la estabilidad del complejo abierto formado por la ARN polimerasa en el ADN y, por lo tanto, afectar la eliminación del promotor. Su presencia también conduce a un aumento de las pausas durante el alargamiento de la transcripción y compite con los sustratos de nucleósido trifosfato .