Medio ambiente y desarrollo sustentable  
Artículo arbitrado  
Revisión de las características de los  
transportadores ABC involucrados en  
patogénesis fúngica  
Review of characteristics of ABC transporters  
involved in fungal pathogenesis  
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1
1,2  
YENY LIZZET COUOH UICAB , BLONDY BEATRIZ CANTO CANCHÉ E IGNACIO ISLAS FLORES  
Recibido: Mayo 7, 2010  
Aceptado: Agosto 4, 2010  
Resumen  
Abstract  
Los transportadores ABC son proteínas con una amplia  
distribución entre los organismos procariontes y eucariontes;  
exhiben un mecanismo de transporte dependiente de energía,  
ya que necesitan de la unión e hidrólisis del ATP para realizar su  
función. En hongos, a los transportadores ABC se les han  
asignado múltiples funciones, entre ellas destaca su reciente  
asignación como factores de patogenicidad de hongos de  
importancia agronómica, tal es el caso de Magnaporthe grisea,  
Botrytis cinerea, Gibberella pulicaris, Fusarium culmorum y  
Mycosphaerella graminicola. En estos fitopatógenos, los genes  
ABC ortólogos que participan en la virulencia tienen un alto grado  
de conservación. No obstante, hasta el momento no existe  
evidencia sobre cómo estos trasportadores ABC se  
especializaron con función en patogénesis. En este trabajo se  
resumen algunos de los hallazgos que se han realizado en la  
estructura de las proteínas transportadoras tipo ABC  
presuntamente involucradas en la patogenicidad de hongos  
fitopatógenos.  
ABC transporters are proteins with broad distribution in  
prokaryotic and eukaryotic kingdoms; these proteins bind and  
use the energy of ATP to transport substances across  
membranes. In fungi, the ABC transporters have been involved  
in multiple functions, including the new role of pathogenicity  
factors in fungi with agronomic importance such as  
Magnaporthe grisea, Botrytis cinerea, Gibberella pulicaris,  
Fusarium culmorum and Mycosphaerella graminicola. There  
is a high conservation of nucleotide and amino acid sequence  
levels in orthologous of virulence-related ABC transporters.  
However, so far, there is no evidence about how these fungal  
ABC transporters became specialized in pathogenesis. This  
review summarizes some of the relevant findings about the  
structure of ABC transporter involved in the infective process  
of pathogenic fungi.  
Keywords: ABC transporters, pathogenicity factors, fungi.  
Palabras clave: Transportadores ABC, factores de  
patogenicidad, hongos.  
Introducción  
os transportadores ABC son proteínas integrales de membrana altamente conservadas y  
ubicuas en los organismos procariontes y eucariontes, de tal forma que en la actualidad  
los transportadores ABC constituyen una gran familia de proteínas parálogas, cuyo origen  
L
probablemente data de hace más de tres millones de años (Lee et al., 2002; Saier et al., 1998). La  
denominación ABC (ATP Binding Cassette; por sus siglas en inglés) se debe a que poseen dos  
dominios de unión aATP los cuales han sido altamente conservados a lo largo del proceso evolutivo.  
_
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________________________________  
Centro de Investigación Científica de Yucatán. A.C. Calle 43 # 130 Col. Chuburna de Hidalgo, Mérida, Yucatán. CP. 97200. Tel.  
428330 ext: 225/265.  
Dirección electrónica del autor de correspondencia: islasign@cicy.mx  
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transportadores ABC involucrados en patogénesis fúngica.  
La ubicación celular de los transportadores  
ABC comprende las membranas de diversos  
compartimentos celulares entre los cuales se  
incluye la membrana plasmática, las  
membranas de las vacuolas, peroxisomas,  
mitocondrias y retículo endoplásmico  
transportadoresABC en hongos fitopatógenos.  
Estructura general de los Transportadores  
ABC. Los transportadoresABC (Figura 1), están  
constituidos  
por  
dos  
dominios  
transmembranales (TMD) y dos dominios de  
unión a ATP (NBD, por sus siglas en inglés  
(
Stergiopoulos et al., 2003). Entre los  
“Nucleotide Binding Domain”). Los TMD están  
compuestos que transportan, se encuentran  
una gran cantidad de componentes  
hidrofóbicos, azúcares, aminoácidos, iones  
metálicos, péptidos y proteínas (Jones y George,  
formados, cada uno, de seis hélices que  
atraviesan varias veces la membrana; esta  
región es la más divergente de los  
transportadores ABC, y es la que determina la  
especificidad hacia el sustrato. La unión de los  
dos TMD forma un canal que permite la  
translocación del sustrato a través de la  
membrana (Hollenstein et al., 2007; Dawson et  
al., 2007). El número de hélices  
transmembranales es variable y depende de la  
masa y la naturaleza química del sustrato que  
translocan (Saurin et al., 1999; Dawson et al.,  
2002). Recientemente se ha demostrado que  
los transportadoresABC están involucrados en  
la resistencia a toxinas y xenobióticos, e  
interesantemente se han postulado a los  
transportadores ABC como factores de  
fitopatogenicidad necesarios para que el  
patógeno desarrolle la enfermedad en su  
hospedero (De Waard et al., 2006).  
Los hongos fitopatógenos ocasionan  
elevadas pérdidas económicas en cultivos de  
importancia agronómica, como trigo, maíz,  
cebada, tomate, papa, entre otros. Ante dicha  
eventualidad, ha sido necesario realizar grandes  
inversiones en agroquímicos para implementar  
programas preventivos con el propósito de  
minimizar el desarrollo de las enfermedades en  
los cultivos de interés para el hombre.  
2
007).  
Figura 1. Esquematización de la estructura de un  
transportador ABC. Dos dominios  
transmembranales (TMD’s) cada una con  
seis hélices, dos dominios de unión a ATP  
(
NBD’s) conteniendo los motivos WalkerA,  
B y firma ABC.  
Debido a la importancia que tienen los  
hongos, es que vale la pena realizar un análisis  
de la función y conservación de los  
transportadores ABC en la patogénesis de  
hongos fitopatógenos. Está bien establecido que  
los transportadores ABC pertenecen a familias  
multigénicas;  
no  
obstante,  
surgen  
cuestionamientos totalmente válidos acerca de  
sus similitudes y diferencias, por ejemplo, si los  
transportadores ABC son altamente  
conservados, entonces, ¿Cuál es la diferencia  
entre los transportadores ABC de hongos  
patogénicos y no patogénicos?, ¿Existe  
diferencia en su estructura y topología? Por  
dichas razones, en esta revisión se describe y  
analiza el mecanismo de transporte, la  
estructura y la topología de diversos  
transportadores ABC, todo ello con el objetivo  
de tratar de entender cómo funcionan los  
Los dominios NBD están orientados hacia  
el citoplasma (Figura 1); cada dominio NBD  
contiene tres motivos consenso denominados  
Walker A, Walker B y el motivo C o LSGGQ,  
además de dichos motivos conservados existen  
otros como el D-loop, Q-loop (Jones y George  
2002; Nikaido, 2002; Stergiopoulos et al., 2007).  
El motivo Walker A, también denominado  
P-Loop (GX4GK/CT/S), forma una horquilla rica  
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transportadores ABC involucrados en patogénesis fúngica.  
en glicina, seguida de un alfa hélice; esta  
estructura permite la unión electrostática del  
adenosin trifosfato (ATP). El motivo Walker B (I  
como el modelo del ciclo catalítico alternante,  
sugiere la existencia de un ciclo catalítico  
alternante entre los dos NBD durante la hidrólisis  
del ATP, es decir, propone que los dos sitios de  
unión a ATP son necesarios para la  
funcionalidad del transportador y para que tenga  
lugar la hidrólisis del ATP, pero establece que  
ambos sitios no hidrolizan el ATP al mismo  
tiempo, sino que se alternan (Senior et al.,  
1995). Dicho modelo asume que la principal  
fuente de energía para el transporte de sustratos  
procede de la hidrólisis del ATP, y que los NBD  
al funcionar de manera alterna, están  
acoplados a distintas etapas del ciclo de  
transporte. No obstante, estudios bioquímicos  
sugieren que es la unión del ATP más que su  
hidrólisis, lo que ocasiona los cambios  
conformacionales en el transportador, mismos  
que promueven el transporte de sustratos  
(
Hy) 4D) provee el residuo carboxilato que  
2+  
coordina y estabiliza el Mg , el cual es un  
cofactor en la hidrólisis del ATP, además  
participa en el mantenimiento de la geometría  
del sitio activo (Schneider y Hunke, 1998; Moody  
et al., 2002). El Q-loop ubicado cercanamente  
al motivo WalkerAes importante, ya que media  
la señalización entre el TMD y el sitio activo del  
NBD. El D-loop ubicado debajo el motivo Walker  
B contiene una secuencia conservada de  
aminoácidos “SALD” la cual está involucrada  
en la actividad catalítica y la intercomunicación  
de los sitios activos; la firmaABC o LSGGQ está  
altamente conservada entre los NBD y es la que  
transduce la señal entre el NBD y el TMD; la  
interacción entre el motivo A y LSGGQ es de  
vital importancia para la hidrólisis del ATP  
(
Higgins, 1998). Este último hallazgo llevó a  
proponer el segundo modelo llamado de  
interruptor de ATP, el cual se basa en dos  
cambios alternantes en la conformación de los  
NBD: La formación de un dímero cerrado tras  
la unión de dos moléculas deATP en la interfase  
del mismo y la disociación del dímero abierto  
tras la hidrólisis del ATP y la liberación del Pi y  
ADP (Jones y George, 1999; Vander Does y  
Tampe, 2004). Estudios cinéticos de este último  
modelo indican que existe cooperatividad entre  
los sitios de unión a ATP, hecho que puede ser  
finamente regulado por señales procedentes de  
los TMD. El cambio procedente de la  
conformación cerrada y abierta del dímero  
causa cambios conformacionales de los TMD,  
factor que es necesario para el transporte del  
sustrato a través de la membrana; lo anterior  
sugiere que la fuerza para transportar al sustrato  
es producida por la formación cerrada  
(
Higgins, 1998).  
La estructura tridimensional sugiere que los  
dominios NBD forman un dímero simétrico en  
el cual dos moléculas de ATP están contenidas  
dentro de los motivos Walker A y Walker B de  
uno de los NBD y la firma ABC del otro dominio  
NBD. Sugiere además que la firma ABC del  
NBD contribuye a la activación del sitio de unión  
formado por el hidrógeno de la ribosa y el fosfato  
gamma del ATP. Aunque existen diferencias de  
estructura y función en los diferentes  
transportadoresABC, el grado de conservación  
en los motivos consenso es alto (Jones y  
George, 2004).  
Mecanismo de translocación en los  
transportadoresABC. Los transportadoresABC  
realizan un transporte dependiente de energía,  
ya que necesitan de la hidrólisis del ATP para  
efectuar su función. La interfase TMD-NBD es  
crucial en la coordinación de la unión con el  
sustrato, y su posterior translocación está  
acoplada a la hidrólisis de ATP (Gang et al.,  
(
(
asociación) y abierta (disociación) del dímero  
Altenberg, 2003).  
Clasificación de los transportadores ABC  
en eucariontes. Los transportadores ABC se  
clasifican en importadores o exportadores, de  
acuerdo a la dirección hacia donde realizan el  
transporte; en eucariontes se sugiere que son  
exportadores, mientras que en procariontes  
2
005; Oswald et al., 2006).  
Para explicar el mecanismo de transporte  
de los transportadores ABC se han propuesto  
dos modelos: el primero, también conocido  
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transportadores ABC involucrados en patogénesis fúngica.  
pueden tener ambas funciones (Anjard et al.,  
002). Los transportadores ABC también han  
En los ABC importadores, cada dominio  
TMD-NBD cuenta con varios sitios de unión al  
sustrato; se postula que los TMD-NBD deben  
poseer alta especificidad. Por su parte; losABC  
exportadores, reclutan su sustrato en el  
citoplasma o en la bicapa lipídica aunque el  
mecanismo no está bien establecido (Dawson  
et al., 2007). Algunos ejemplos de  
transportadores ABC tipo PDR incluyen a atrC  
de Aspergillus nidulans, BcatrB, BcatrK, de B.  
cinerea, GpAbc1 de G. pulicaris, ABC1 de M.  
grisea, MgAtr1, MgAtr2, MgAtr3, MgAtr4 y  
MgAtr5 de M. graminicola, PMR1, PMR5 de A.  
digitatum, LMABC1, LMABC2 de Leptosphaeria  
maculans, ViABC1, y ViABC2 de Venturia  
inaequalis, entre otros. En el caso de los  
transportadores tipo MDR se puede mencionar  
a AflMDR1 de A. flavus, ViABC4 de V.  
inaequalis, Snq2 de S. cerevisiae, atrC, atrD de  
A. nidulans, y CDR1, CDR2 de Candida  
albicans, entre otros.  
2
sido clasificados con base en su topología, por  
ejemplo, en eucariontes se han descrito dos  
topologías (Figura 2); el tipo MDR (de sus siglas  
en inglés “Multidrug resistance”), el cual  
presenta la topología TMD -NBD y el tipo PDR  
6
2
(de sus siglas en inglés “Pleiotropic resistance”)  
presenta la topología NBD -TMD (Stergiopoulos  
2
6
et al., 2003). En bacterias, los TMD-NBD  
pueden encontrase como polipéptidos de  
cadena separada (NBD, TMD, NBD, TMD) cuyo  
acoplamiento permite la funcionalidad del  
transportador, o también pueden encontrarse  
con un dominio TMD unido a un motivo NBD  
(
NBD-TMD), formando la mitad de un  
transportador inactivo; este TMD-NBD requiere  
dimerizarse para ser funcional (Schneider y  
Junke, 1998). En el caso de eucariontes, los  
dominios TMD-NBD-TMD-NBD se encuentran  
como un solo polipéptido (De Waard et al.,  
2
006).  
Transportadores ABC involucrados en la  
virulencia de hongos fitopatógenos. Los  
transportadores ABC de hongos tienen  
funciones diversas, entre ellas se han descrito  
la protección contra compuestos tóxicos  
naturales presentes en el medio ambiente (e.g.  
antibióticos en el suelo), la secreción de  
metabolitos tóxicos, secreción de factores de  
apareamiento, excreción de xenobióticos (e.g.  
fungicidas). Además de las funciones arriba  
descritas, también están involucrados en la  
protección contra compuestos de defensa de  
la planta (fitoalexinas) y en la secreción de  
factores de virulencia (micotoxinas)  
Figura 2. Representación esquemática de los  
transportadores ABC eucariontes y su  
clasificación de acuerdo a su disposición  
topológica. PDR) si la topología es NBD-  
TMD -NBD-TMD . MDR) si la topología  
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6
es TMD –NBD- TMD –NBD. Los NBD’s  
6
6
se encuentran localizados en la cara  
citoplásmica, al igual que el amino (NH2)  
y carboxilo (COOH) terminal.  
(
2
Stergiopoulos et al., 2003; De Waard et al.,  
006).  
En hongos fitopatógenos, existen pocos  
estudios, sobre la participación de los  
transportadores ABC en virulencia; en uno de  
tales estudios se estableció que en  
Magnaporthe grisea, se requiere del  
transportador ABC1 para invadir exitosamente  
al hospedero, además de que dicho  
transportador permite que M. grisea sea capaz  
de tolerar la exposición a los componentes  
fitotóxicos. Para analizar la participación del gen  
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