PARTE 1 QUÓRUM SENSING PARTE 1.1: PERCEPCIÓN DEL QUÓRUM Y, Apuntes de Microbiología

¡Descarga PARTE 1 QUÓRUM SENSING PARTE 1.1: PERCEPCIÓN DEL QUÓRUM Y y más Apuntes en PDF de Microbiología solo en Docsity! PARTE 1: QUÓRUM SENSING. PARTE 1.1: PERCEPCIÓN DEL QUÓRUM Y PROCESO GENERAL. Todas las bacterias son capaces de comunicarse e interaccionar entre sí a partir de diversas sustancias químicas que pueden liberar al medio o captarlas del mismo. Estas sustancias químicas funcionan a modo de señal, de manera que cuando sean percibidas por una bacteria, ésta podrá llevar a cabo una determinada función en forma de respuesta. Algunas bacterias son capaces de excretar al medio externo sustancias a través de su membrana plasmática que actúan como autoinductores, esto es, que la propia sustancia producida por la bacteria servirá para desencadenar una respuesta en la misma. A bajas densidades celulares, la bacteria puede excretar la sustancia, pero ésta difundirá por el medio externo y no volverá a introducirse en la célula, por lo que no se desencadenará respuesta. Sin embargo, si tenemos una gran población de bacterias todas ellas excretando la misma sustancia, llegará un momento en el que se alcance una concentración crítica de la misma en el medio externo, de forma que la sustancia podrá volver a entrar a las células, no solo a las vecinas sino también a la que la produjo. Esto recibe el nombre de percepción del quórum, y es la base del quórum sensing. Las sustancias autoinductoras, una vez en el interior de la bacteria, se unirán a proteínas reguladoras de la expresión génica para modificarlas conformacionalmente y así estimularán la transcripción de unos genes específicos, obteniéndose una serie de proteínas que desencadenarán una respuesta conjunta. Esta autoinducción o quórum sensing hace que sea posible que células bacterianas independientes puedan comunicarse y actuar a modo de comunidad. En resumen, el quórum sensing no deja de ser un mecanismo de comunicación entre bacterias. Se puede definir como el mecanismo responsable de que un conjunto de células bacterianas independientes desarrollen comportamientos sociales coordinados; es dependiente de la densidad celular, puesto que se trata de un fenómeno en el cual las bacterias determinan su propia densidad poblacional a través de las sustancias autoinductoras, y de la generación de las mismas sustancias autoinductoras. El quórum sensing es un ejemplo de lo que podría denominarse fenómeno de la multicelularidad, por el que muchas células se comunican y coordinan sus actividades para actuar como una unidad PARTE 1.2: ORIGEN DEL DESCUBRIMIENTO DEL QUÓRUM SENSING. Actualmente sabemos que el proceso de quórum sensing lo llevan a cabo tanto bacterias Gram+ como bacterias Gram-, pero inicialmente se descubrió en estas últimas, concretamente en la bacteria Vibrio fischeri. Vibrio fischeri es una bacteria bioluminiscente, habitante de medios marinos, que vive en simbiosis con algunos organismos acuáticos como peces o cefalópodos, originando los denominados órganos bioluminiscentes. Para que se desarrolle esta bioluminiscencia se precisa, entre otros, la enzima luciferasa, que posee una exclusiva forma de regulación por autoinducción. Las bacterias producen un autoinductor que se acumula en el medio externo, hasta que llega al nivel crítico del quórum. Este autoinductor es la N-β-Cetocaprilhomoserina-lactona. Las bacterias llevarán a cabo la percepción del quórum cuando el autoinductor vuelva al interior celular; entonces se iniciará la síntesis de luciferasa para la producción de bioluminiscencia. Podemos concretar, pues, que bacterias como Vibrio fischeri no pueden producir bioluminiscencia de forma aislada, porque precisan una cantidad necesaria y suficiente de individuos en la población para alcanzar la concentración crítica del autoinductor en el medio externo. PARTE 1.3: SUSTANCIAS AUTOINDUCTORAS. Cada especie bacteriana utiliza una molécula autoinductora distinta para llevar a cabo el proceso de quórum sensing. Se trata de moléculas químicas capaces de difundir a través de la membrana plasmática en todas direcciones, de manera que se alcanzará una alta concentración crítica en el medio externo sólo si hay muchas células cerca sintetizando el mismo autoinductor. Una vez que se alcanza el nivel crítico para la percepción del quórum, la molécula vuelve a entrar a la célula que la produjo y a las bacterias vecinas y se unirá a proteínas receptoras especiales reguladoras de la expresión génica y las modificarán conformacionalmente para iniciar la transcripción de diversos genes que derivará en la síntesis de proteínas específicas. En bacterias Gram-, las señales autoinductoras más típicas con las acil-homoserina- lactonas (AHL), que son pequeñas moléculas compuestas por una cadena acilo de cuatro a catorce átomos de carbono unida por enlace amida a una molécula de homoserina-lactona. Se han encontrado varias AHL diferentes con grupos acilo de distintas longitudes según la especie bacteriana. Numerosos procesos son sensibles a las señales AHL y al quórum sensing derivado en bacterias Gram-: • Producción de bioluminiscencia por Vibrio fischeri. • Síntesis y liberación de factores de virulencia por Pseudomonas aeruginosa. • Realización de conjugación bacteriana por Agrobacterium tumefaciens. • Producción de antibióticos por Erwinia carotovora y Pseudomonas aerofaciens. Las bacterias Gram+ también regulan diversas actividades por quórum sensing, y suelen utilizar oligopéptidos como señal autoinductora. Algunos ejemplos son: • Realización de conjugación bacteriana por Enterococcus faecales. • Inducción del estado de competencia para la recepción de material genético en Streptoccocus pneumoniae. • Estimulación de la esporulación por Bacillus subtilis. • Síntesis de toxinas y factores de virulencia por Staphyloccocus aureus.