Biologia de los microorganismos (315)

Vista previa del material en texto

240 G E N Ó M I C A , G E N É T I C A Y V I R O L O G Í A
Formación de biofilms
Numerosas señales, incluida la comunicación intercelular, pro-
vocan en las bacterias la transición desde vivir libremente, sus-
pendidas en medio líquido (crecimiento planctónico), a vivir en 
una matriz semisólida llamada biofilm (o biopelícula) (  Sec-
ción 19.4 y Explorando el mundo microbiano, «Pegarse o nadar», 
en el Capítulo 5). Pseudomonas aeruginosa forma biofilms 
mediante la producción de polisacáridos específicos que hacen 
que aumente su patogenicidad e impiden la penetración de los 
antibióticos. La percepción del quórum induce la expresión de 
un subgrupo de genes necesarios para la formación del biofilm 
(Figura 7.23). Las células de P. aeruginosa poseen dos sistemas de 
percepción del quórum separados: Las y Rhl. Mientras el número 
de células se incrementa estos sistemas responden a AHL especí-
ficas y activan la transcripción de genes que codifican la síntesis 
de exopolisacáridos a medida que aumenta el número de células.
La señalización intracelular también interviene en la for-
mación de biofilms en P. aeruginosa. Uno de los mensaje-
ros secundarios importante en la arquitectura del biofilm es 
el monofosfato de di-guanosina cíclico (c-di-GMP), que es 
nucleótido regulador. Aunque los nucleótidos reguladores de-
sempeñan una función importante en todos los dominios de 
la vida (Sección 7.5), el di-GMP cíclico solo es producido por 
los procariotas. De hecho, los genomas procarióticos codifican 
varias proteínas que sintetizan y catabolizan di-GMP cíclico. 
La síntesis o degradación de este nucleótido regulador depende 
tanto de señales ambientales como de la propia célula, y su sín-
tesis conlleva numerosos cambios fisiológicos y la expresión de 
genes de virulencia. Las proteínas efectoras que unen di-GMP 
cíclico participan en diferentes actividades como producción 
La patogenia de Staphylococcus aureus ( Sección 29.9) 
implica, entre otras muchas cosas, la producción y secreción de 
pequeños péptidos extracelulares que dañan las células hospe-
dadoras o interfieren con el sistema inmunitario del hospeda-
dor. Los genes que codifican estos factores de virulencia están 
controlados por un sistema de percepción de quórum que uti-
liza un pequeño péptido llamado péptido autoinductor (AIP, 
del inglés autoinducing peptide), codificado por el gen argD, 
como el propio autoinductor. Después de la síntesis de ArgD 
(pre-AIP), otra proteína unida a la membrana, ArgB, corta el 
péptido en su forma activa AIP y secreta este pequeño péptido 
fuera de la célula (Figura 7.22b). Cuando aumenta la densidad 
celular de S. aureus, aumenta también la concentración de AIP. 
ArgC es una quinasa sensora unida a la membrana que se une 
AIP, lo que provoca su autofosforilación. Arg-P transfiere su 
fosfato al activador transcripcional ArgA. ArgA-P aumenta la 
transcripción de los genes argABCD que codifican el sistema 
de transducción de señales así como una molécula de RNA que 
controla la producción de un conjunto de factores de virulen-
cia proteínicos.
Algunos eucariotas producen moléculas que interfieren espe-
cíficamente con el sistema de percepción de quórum bacteriano. 
Hasta el momento, la mayoría de estas moléculas son derivados 
de la furanona que contienen un átomo halógeno. Estos com-
ponentes imitan a la AHL o al AI-2 e interfieren con los meca-
nismos bacterianos que dependen de la percepción del quórum. 
Estas moléculas que interfieren con el sistema de percepción del 
quórum se han propuesto como fármacos potenciales para dis-
persar los biofilms bacterianos e impedir la expresión de genes 
de virulencia.
Transcripción basal
ArgA
Pre-AIP
Proteínas de virulencia
AIP
AI-3 
Hormonas 
intestinales
Quinasas sensoras
Reguladores
transcripcionales
AI-3-sintasa 
ArgB
ArgC
D C B argA Genes de virulencia
+
Membrana
citoplasmática
Célula de E. coli
Célula intestinal
Enterotoxina
Citoplasma
Pre-AIP se 
convierte en 
AIP por ArgB 
que lo exporta 
fuera de la 
célula.
La unión de AIP a 
ArgC provoca la 
autofosforilación.
ArgA-P activa la 
expresión de genes 
necesarios para 
pre-AIP y proteínas de 
virulencia.
ArgC fosforila a 
ArgA.
Producción 
de toxina
Activación
Activación
Activación
P
P
(a) Producción del factor de virulencia en E. coli productora
 de la toxina tipo Shiga
(b) Producción de factores de virulencia en Staphylococcus
+
ATP
ADP
Figura 7.22 Regulación de factores de virulencia por la percepción de quórum. (a) Cuando la población bacteriana aumenta, se acumulan la AI-3
producida por E. coli y la epinefrina y norepinefrina producidas por las células intestinales y se unen a quinasas sensoras, iniciando una cascada de actividades 
necesaria para la producción de factores de virulencia (por ejemplo, endotoxinas). (b) El nivel basal de transcripción del operón argABCD en Staphylococcus 
conduce a la producción de ArgD, el péptido pre-autoinductor (AIP). ArgB corta a ArgD en el péptido funcional AIP y lo exporta fuera de la célula. Al aumentar 
la población celular, la concentración de AIP aumenta y se une a ArgC, provocando la autofosforilación de esta última. ArgC-P activa entonces el activador 
transcripcional ArgA por transferencia de un grupo fosfato. ArgA-P aumenta la transcripción del operón argABCD al mismo tiempo que activa la transcripción de un 
RNA que lleva a la producción de proteína de virulencia.
https://booksmedicos.org
	booksmedicos.org
	Botón1: