ESCUELA DE MICROBIOLOGIA Y PARASITOLOGIA “Quorum Sensing”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO[pic 1]

FACULTAD DE CIENCIAS BIOLOGICAS

ESCUELA DE MICROBIOLOGIA Y PARASITOLOGIA

“Quorum Sensing”

CURSO:

• INDUSTRIAL

DOCENTE:

• Dr. Eva Villanueva
• Anibal Quintana
• Juan Alvarado

INTEGRANTES:

• Gerónimo Escobal, Deysi
• Hilario Rodríguez, Oscar
• Méndez Polo, Cesar
• Rodríguez Quezada, Hernán

CICLO:

IX

TRUJILLO – PERU

2017

DEFINICION

Es un mecanismos de comunicación bacteriano que depende de la densidad celular, donde se utiliza la emisión de diversas moléculas química como la acil homoceril lactona (AHL) y la presencia de uno o más autoinductores (dependiendo del sistema), logrando así la expresión coordinada de genes de respuesta. Permite regular procesos importantes como la formación de biopeliculas, la producción de metabolitos secundarios, la expresión de mecanismos de resistencia al estrés y la exposición de factores de virulencia 1. Tales fenómenos se llevan a cabo a través de mecanismos de autoinducción de señales química presentes tanto en bacterias Gram positivas y negativas2.

Se conoce que el quorum sensing es un atributo común de muchas especies bacterianas y que puede ser un carácter universal de las bacterias. Actualmente se están describiendo a un paso más rápido nuevas señales y nuevos sistemas de regulación por quorum sensing3.

Las bacterias tienen la capacidad de comunicarse usando su propio lenguaje, el cual se basa en la interacción de un conjunto de moléculas química, donde los microorganismos tienen la facultad de percibir y emitir señales al medio que los rodea4.

HISTORIA

Desde las afirmaciones de van Leeuwenhoek, hace 300 años, en las que estableció que el mundo está lleno de microorganismos, una de las ideas que prevalecían en microbiología era la concepción de las bacterias como organismos asociales, cuya única actividad era dividirse para generar nuevas bacterias. Sin embargo, desde hace 60 años se ha documentado que, lejos de este comportamiento aislado, existe una conducta bacteriana en grupo. En su forma más simple, podríamos afirmar que el quorum sensing  (QS).

V. fischeri fue identificada en 1981 por Eberhard et al. como N-acil-homoserina-lactona4. El término que se utilizó para nombrar este fenómeno, QS, fue citado por primera vez en una revisión que publicaron Fuqua et al. en la revista Journal of Bacteriology en el año 19944.

Años más tarde se descubrió que un mecanismo similar al de V. fisheri, mediado por distintas moléculas de señalización de la misma familia estaba implicado en La regulación genética de diversos procesos como la producción de bacteriocinas, la liberación de factores de virulencia y la transferencia conjugación al de plásmidos en Pseudomonas aeruginosa, lo que inició una serie innumerable de descubrimientos que han brindado una nueva visión del mundo microbiano5, 6.

COMPONENTES INVOLUCRADOS

1. AUTOINDUCTORES

Hay una serie de criterios que deben cumplir los autoinductores para que puedan ser  considerados como señales  de  quorum sensing7:

1. La producción de la señal de quorum sensing  ( debe llevarse a cabo durante etapas específicas de  crecimiento, o en respuesta particular a cambios ambientales.

2. La señal de quorum sensing  debe poder acumularse en el ambiente extracelular y ser reconocida por  las bacterias receptoras.

3. La acumulación de la señal de quorum sensing  ( por encima de un umbral crıtico de concentración debe estimular una respuesta.

4. La respuesta celular debe extenderse más allá de los cambios fisiológicos necesarios  para metabolizar o detoxíficar la molécula.

Existen 3 tipos de autoinductores8:

• Autoinductores tipo 1 o acil-homoserina-lactonas (AHL): se encargan de la comunicación entre bacterias gramnegativas que pertenecen a la misma especie.
• Oligopéptidos: se  encargan de  la comunicación entre bacterias grampositivas que pertenecen a la misma especie.
• Autoinductores tipo 2: moléculas producidas por bacterias grampositivas y gramnegativas que se encargan de la comunicación entre bacterias pertenecientes a diferentes especies. A este tipo de comunicación entre organismos de diferente especie se le denomina cross-talk.

Las AHL son productos de sintetasas autoinductoras tipo LuxI. Estas pequeñas moléculas  son detectadas por las proteínas citoplasmáticas afines LuxR que, al acoplarse con, el autoinductor, se unen a la secuencia promotora llamada lux-box y de esta forma activan la transcripción de genes de quorum sensing9. Las AHL producidas por las diferentes especies de microorganismos gramnegativos difieren en la longitud de la cadena acil y en la presencia de un grupo metileno, oxo o hidroxilo en  la  posición  C-310. Los Oligopéptidos son reconocidos por receptores de la membrana. La transducción de la señal se produce por cascadas bioquímicas de fosforilación que finalmente interaccionan con  los factores de transcripción del ADN  activándose así la expresión de los genes  de quorum sensing 11.   Los autoinductores tipo 2 son productos derivados del metabolismo bacteriano. Poseen estructura dihidroxipentandiona o DPD, por lo que este tipo de autoinductores también son conocidos mediante las siglas DPD12.

1. EL MECANISMO DE LA AUTOINDUCCIÓN

Las bacterias sintetizan una cantidad pequeña pero constante del autoinductor. De este modo, cuando hay baja densidad de células en el medio, el autoinductor se encuentra en poca concentración, pero conforme aumenta la densidad celular, aumenta mucho la concentración del autoinductor. Este compuesto se acumula en el medio extracelular hasta alcanzar una concentración umbral que hace posible su unión a la proteína LuxR. Este punto crítico en la concentración del autoinductor coincide con el final de la fase de crecimiento exponencial de las bacterias. La unión del autoinductor a la proteína LuxR provoca en ésta un cambio en su estructura que posibilita su unión a otra molécula de proteína LuxR, para formar un dímero. Este complejo (dos moléculas de LuxR y una del autoinductor) se une al ADN en la caja lux. El complejo, unido al ADN, estabiliza la enzima polimerasa de ARN y hace posible la transcripción de los genes respectivos. Uno de los genes transcritos es LuxI, que codifica para la enzima que sintetiza el autoinductor, por lo que a su vez se produce más de este último, en un circuito de retroalimentación positiva muy eficiente que logra una rápida respuesta de toda la población a un pequeño estímulo inicial y en un periodo muy corto. En el caso de V. fischeri, uno de los genes activados por este sistema codifica para la enzima luciferasa, responsable de la producción de luz.

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