Quorum sensing y simbiosis, Apuntes de Microbiología

¡Descarga Quorum sensing y simbiosis y más Apuntes en PDF de Microbiología solo en Docsity! QUÓRUM SENSING Definición: Capacidad de una población determinada para responder de forma global a un estímulo. La comunicación entre células está mediada por moléculas señal o autoinductores como la N-acil- homoserin-lactona (AHL). Las respuestas se encuentran controladas por genes cuya acción se regula en base a la comunicación intercelular y a la densidad de la población. Se descubrió en la bacteria Gram negativa V. fischeri En gram negativas se ha descrito una familia moléculas autoinductoras → Acil-homoserín-lactonas. Estas moléculas son similares entre sí, contando con pequeñas variaciones en sus grupos funcionales. En gram positivas se han descrito varios tipos de autoinductores de naturaleza oligopeptídica, que forman distintos tipos de anillos carbonados. Bioluminiscencia en Vibrio fischeri: Esta bacteria es de tipo marino y, la reacción de bioluminiscencia se estudió en un proceso de simbiosis con Euprimia scolopes, un tipo de sepia de las profundidades. Dicho animal, almacena en una bolsa ventral, una población del vibrio, alimentándolo con azúcares y aminoácidos. La molécula autoinductora de la bioluminiscencia en Vibrio fischeri es la 3-oxohexanoil-homoserín-lactona. En el genoma de Vibrio fischeri encontramos los llamados genes lux, que codifican entre otras enzimas, a la Luciferasa, responsable de la acción de bioluminiscencia. Sin embargo, esta reacción no ocurre de forma espontánea en un individuo único, es necesaria una determinada densidad poblacional. El mecanismo básico de bioluminiscencia consiste en la detección, síntesis y acumulación de AHL (molécula autoinductora). La AHL es producida por una sintetasa a la que se une como receptor la proteína Lux I y reconocida por la proteína LuxR (receptor citoplásmico). Si la densidad celular es elevada, la señal se acumulará en los alrededores de las bacterias en la concentración suficiente para no degradarse, la AHL será reconocida por LuxR, formando el complejo LuxR/AHL, que estimulará la transcripción de los genes LuxICDABE, uniéndose a la región Luxbox, que darán lugar a la síntesis de Luciferasa y Lux I, ésta última a fin de generar más autoinductor, que saldrá de la célula. En general, el mecanismo del quórum es similar en todos los procesos. Otros ejemplos de los efectos de quórum, en gram negativas son: • Pseudomona aeruginosa: Las proteínas reguladoras son LasI/LasR y RhlI y RhlR → aporta factores de virulencia si la población es suficientemente grande y contribuye a la formación de películas • Agrobacterium tumefacis: Las proteínas reguladoras son TraI/TraR → transferencia del plásmido TI al vegetal parasitado (produce tumores) • Pantonea sterwartii: EsaI/EsaR → Producción de exopolisacáridos, adhesión y colonización vegetal. En V. Harveyi el quórum sensing reprime la secreción de tipo III (impide la transmisión de toxinas a otras células) y activa los procesos de bioluminiscencia. Por el contrario en V. Cholerae, reprime la formación de biopelículas y potencia la secreción de factores de virulencia. Si hay una baja densidad celular, se produce una cascada de fosforilación/desfosforilación por parte de las quinasas, a las proteínas lux, impidiendo que se formen las proteína reguladoras, lo que sumado a la baja concentración de autoinductor, impide que se activen los procesos de quórum. Algunos ejemplos de quórum en Gram positivas: • Streptococcus pneumoniae: ComD/ComE → Desarrollo de competencia • Staphylococcus aureus: AgrC/AgrA → Patogénesis • Bacillus subtilis: ComP/ComA → Competencia y desarrollo de formas esporuladas. El autoinductor, en gram positivas es un oligopéptido, son moléculas muy específicas y dan a la bacteria capacidad de comunicarse de forma intraespecífica. En bajas densidades celulares, se sintetizan de forma constitutiva. Necesitan de un transportador específico que generalmente modifica la estructura del autoinductor y dos receptores, una histidín-quinasa de membrana y una proteína que interaccióne con el DNA y active su transcripción. La señal se transmite por una cascada de fosforilación/desfosforilación. Cuando la concentración celular es alta, se produce el oligopéptido en una cantidad suficiente como para unirse a la histidín quinasa de membrana y producir su fosforilación, que a su vez produce la fosforilación de la proteína reguladora de la transcripción, activando los genes que darán el efecto del quórum a la bacteria. SIMBIOSIS Definición: Se define como la relación estrecha y persistente entre dos organismos distintos. En el caso de que ambos organismos consigan un beneficio, se trata de mutualismo. Consorcios bacterianos: En bacterias verdes del azufre y bacterias sulfato-reductoras, se produce una relación de simbiosis por la cual, la bacteria verde del azufre aporta hidratos de carbono a la bacteria sulfato reductora, que a su vez, aporta formas de azufre a la bacteria verde, para que actúen como aceptores de electrones durante la fotosíntesis. Después esas formas reducidas de azufre vuelven a pasar a la bacteria sulfato reductora, que tras la respiración, vuelve a dar formas de azufre a la bacteria verde. Endosimbiosis: Otros ejemplos de simbiosis son las algas verdes del tipo Chlorella, con protozoos del tipo Paramecium o Mayorella. Se trata de un caso de endosimbiosis, en la que uno de los simbiontes se encuentra dentro del organismo de otro y participa en su metabolismo. En este caso, el Paramecium cede los compuestos nitrogenados de su digestión (glutamina, NH2 ) a Chlorella, ésta metaboliza en nitrógeno en su interior y da lugar a alanina, que aporta al paramecium. Por otro lado, la fotosíntesis que realiza Chlorella en su interior, aporta a Paramecium oxígeno, maltosa y dióxido de carbono, necesarios para la respiración celular. En el caso de las zooxantelas, se trata de algas dinoflageladas, que se integran en los corales por ingestión directa, para posteriormente multiplicarse en sus tejidos, proporcionándoles nutrientes variados. El tamaño de la población de zooxantelas, depende de la extensión del tejido y la cantidad de luz que reciban, dado que son organismos fotosintéticos. Eso explica por qué los crecimientos coralinos se reducen a la zona fótica del mar. Endosimbiosis de este tipo también ocurre en algunas especies de gusanos marinos. En animales terrestres, como los rumiantes, existe endosimbiosis en el tracto digestivo. Los rumiantes consumen productos vegetales cuyo metabolismo no pueden digerir, por tanto, en el rumen, tienen bacterias y protozoos que realizan la amilolisis y la celulolisis, produciendo glucosa, que será fermentada por otros microorganismos para producir propionato, acetato y butirato, que pasarán a la sangre del animal. Durante esta fermentación se producen gases que serán expulsados mediante eructación. Otra de las simbiosis más importantes, es la simbiosis que implica fijación de nitrógeno, como en el caso de Rhizobium (bacteria) y plantas, por lo general de tipo leguminoso, La asociación se inicia con el proceso de infección, cuando las bacterias son estimuladas por los exudados radicales y proliferan lo que induce un alargamiento y curveado de los pelos radicales y posterior formación de