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9.13: Señalización en Organismos Monocelulares - Señalización en Bacterias

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    Objetivos de aprendizaje
    • Describir cómo se produce la señalización celular en organismos unicelulares como bacterias

    Señalización en Bacterias

    La señalización en bacterias, conocida como detección de quórum, permite a las bacterias monitorear las condiciones extracelulares, garantizar la presencia de cantidades suficientes de nutrientes y evitar situaciones peligrosas. Hay circunstancias, sin embargo, cuando las bacterias se comunican entre sí.

    La primera evidencia de comunicación bacteriana se observó en una bacteria que tiene una relación simbiótica con el calamar rabo hawaiano. Cuando la densidad poblacional de la bacteria alcanzó cierto nivel, se inició la expresión génica específica: las bacterias producían proteínas bioluminiscentes que emitían luz. Debido a que el número de células presentes en el ambiente (la densidad celular) es el factor determinante para la señalización, la señalización bacteriana se denominó detección de quórum. Curiosamente, en política y negocios, el quórum es el número mínimo de miembros requeridos para estar presentes para votar sobre un tema.

    La detección de quórum utiliza autoinductores como moléculas de señalización. Los autoinductores son moléculas de señalización secretadas por bacterias para comunicarse con otras bacterias del mismo tipo. Los autoinductores secretados pueden ser moléculas hidrófobas pequeñas, tales como acil-homoserina lactona (AHL), o moléculas más grandes basadas en péptidos. Cada tipo de molécula tiene un modo de acción diferente. Cuando el AHL entra en bacterias diana, se une a factores de transcripción, que luego activan o desactivan la expresión génica. Los autoinductores peptídicos estimulan vías de señalización más complicadas que incluyen quinasas bacterianas. Los cambios en las bacterias tras la exposición a autoinductores pueden ser bastante extensos. La bacteria patógena Pseudomonas aeruginosa tiene 616 genes diferentes que responden a autoinductores.

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    Figura\(\PageIndex{1}\): Autoinductores: Los autoinductores son pequeñas moléculas o proteínas producidas por bacterias que regulan la expresión génica.

    Algunas especies de bacterias que utilizan la detección de quórum forman biopelículas, que son colonias complejas de bacterias (a menudo contienen varias especies) que intercambian señales químicas para coordinar la liberación de toxinas que atacan al huésped. Las biopelículas bacterianas a veces se pueden encontrar en equipos médicos. Cuando las biopelículas invaden implantes, como reemplazos de cadera o rodilla o marcapasos cardíacos, pueden causar infecciones potencialmente mortales.

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    Figura\(\PageIndex{1}\): Biofilms Bacterianos: La comunicación célula-célula permite a estas (a) bacterias Staphylococcus aureus trabajar juntas para formar una biopelícula dentro del catéter de un paciente hospitalario, visto aquí mediante microscopía electrónica de barrido. S. aureus es la principal causa de infecciones adquiridas en el hospital. b) Los calamares hawaianos tienen una relación simbiótica con la bacteria bioluminiscente Vibrio fischeri. La luminiscencia dificulta ver el calamar desde abajo porque efectivamente elimina su sombra. A cambio del camuflaje, el calamar proporciona alimento para las bacterias. V. fischeri de vida libre no produce luciferasa, la enzima responsable de la luminiscencia, pero V. fischeri que vive en una relación simbiótica con el calamar sí. La detección de quórum determina si la bacteria debe producir la enzima luciferasa.

    Puntos Clave

    • La expresión génica en bacterias se inicia cuando la densidad poblacional de la bacteria alcanza cierto nivel.
    • La señalización bacteriana se llama detección de quórum porque la densidad celular es el factor determinante para la señalización.
    • La detección de quórum utiliza autoinductores, que son secretados por bacterias para comunicarse con otras bacterias del mismo tipo, como moléculas de señalización.
    • Los autoinductores pueden ser moléculas pequeñas, hidrófobas, o pueden ser moléculas basadas en péptidos más grandes; independientemente, cada tipo de molécula tiene un modo de acción diferente.
    • Algunas bacterias forman biopelículas, que son colonias complejas de bacterias que intercambian señales químicas para coordinar la liberación de toxinas que atacan al huésped.

    Términos Clave

    • detección de quórum: un método de comunicación entre células bacterianas mediante la liberación y detección de pequeñas moléculas de señal difusibles
    • autoinductor: cualquiera de varios compuestos, sintetizados por bacterias, que tienen funciones de señalización en la detección de quórum
    • biopelícula: una película delgada de moco creada por y que contiene una colonia de bacterias y otros microorganismos

    Contribuciones y Atribuciones

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