The Arc (anoxic redox control) two-component system of , comprising ArcA as the response regulator and ArcB as the sensor histidine kinase, modulates the expression of numerous genes in response to respiratory growth conditions. Under reducing growth conditions, ArcB autophosphorylates at the expense of ATP, and transphosphorylates ArcA via a His → Asp → His → Asp phosphorelay, whereas under oxidizing growth conditions, ArcB catalyzes the dephosphorylation of ArcA-P by a reverse Asp → His → Asp → P phosphorelay. However, the exact phosphoryl group transfer routes and the molecular mechanisms determining their directions are unclear. Here, we show that, during signal propagation, the His → Asp and Asp → His phosphoryl group transfers within ArcB dimers occur intra- and intermolecularly, respectively. Moreover, we report that, during signal decay, the phosphoryl group transfer from His to Asp takes place intramolecularly. In conclusion, we present a mechanism that dictates the direction of the phosphoryl group transfer within ArcB dimers and that enables the discrimination of the kinase and phosphatase activities of ArcB.
Los Sistemas de señalización de Dos Componentes (SDCs) permiten a las bacterias detectar estímulos ambientales y responder a estos de manera adaptativa. Estos sistemas de transducción de señales se basan en la autofosforilación y transferencia de grupos fosforilo entre residuos de histidina y aspartato de una proteína cinasa sensora y un regulador de respuesta. Cuando la cinasa sensora percibe un estímulo específico se autofosforila, en una reacción que puede ser inter o intramolecular, y transfosforila a su regulador de respuesta cognado, que actúa generalmente como regulador transcripcional para ejercer una respuesta fisiológica. Con frecuencia, en ausencia de estímulo, la misma cinasa sensora se encarga de desfosforilar a su regulador de respuesta cognado. Además, algunas cinasas sensoras tienen módulos adicionales que participan en un fosforelevo que termina en la fosforilación del regulador de respuesta, y en un fosforelevo reverso que permite su desfosforilación. Al igual que en la autofosforilación, las trasferencias de grupos fosforilo implicadas en el fosforelevo y el fosforelevo reverso pueden ser inter o intramoleculares. En esta revisión exponemos algunas de las más importantes características de los SDCs bacterianos, poniendo especial énfasis en los procesos de autofosforilación y fosfotransferencia.
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