14.4C: Secreción Tipo III y Tipo IV

Los sistemas de secreción tipo III y IV son utilizados por bacterias patógenas para transferir moléculas de la célula bacteriana a la célula hospedadora.

Objetivos de aprendizaje

• Distinguir entre sistemas de secreción tipo III y IV

Puntos Clave

• El sistema de secreción tipo III utiliza un proceso que inyecta la molécula secretora en la célula hospedadora.
• Los sistemas de secreción tipo IV utilizan un proceso que es similar a la maquinaria de conjugación bacteriana.
• Los sistemas de secreción tipo IV requieren la unión a la célula hospedadora por contacto directo de célula a célula o a través de un aparato similar a un puente.
• Los sistemas de secreción tipo IV se pueden usar tanto para transportar como para recibir moléculas.
• Los sistemas de secreción tipo III requieren un gran complejo proteico para asegurar la transferencia adecuada de las moléculas secretoras.

Términos Clave

• peptidoglicano: Un polímero de glicano y péptidos que se encuentran en las paredes celulares bacterianas.
• efector: una molécula pequeña que afecta moléculas adicionales
• conjugación bacteriana: transferencia de material genético entre células bacterianas por contacto directo

En cuanto a la patogenicidad, la secreción en microorganismos como especies bacterianas implica el movimiento de moléculas efectoras desde el interior de un organismo patógeno hacia el exterior. La secreción de moléculas específicas permite que se produzca la adaptación, promoviendo así la supervivencia. Las moléculas efectoras secretadas incluyen proteínas, enzimas o toxinas. Los mecanismos por los cuales las bacterias patógenas secretan proteínas involucran sistemas de secreción complejos y especializados. Específicamente, los sistemas de secreción Tipo III y Tipo IV son utilizados por bacterias patógenas gramnegativas para transportar proteínas que funcionan como componentes patógenos.

Sistemas de Secreción Tipo III

Figura: Sistema de Secreción Tipo III: El sistema de secreción tipo III se caracteriza por la capacidad de inyectar moléculas secretoras en la célula eucariota hospedadora.

Los sistemas de secreción tipo III se caracterizan por la capacidad de inyectar una proteína directamente de la célula bacteriana a la célula eucariota. A menudo se compara con el cuerpo basal flagelar bacteriano que funciona como una unidad motora y apéndice extracelular que está compuesto por numerosas proteínas. Las bacterias patógenas que presentan esta capacidad contienen un componente estructural crítico, considerado un apéndice proteico, que permite la inyección de la proteína en la célula hospedadora. El sistema de secreción tipo III implica la formación de un complejo, aproximadamente ~20 proteínas, que residen dentro de la membrana citoplasmática de la célula bacteriana. El proceso de inyección o transferencia de la proteína secretora de la célula bacteriana a la célula eucariota hospedadora requiere una ATPasa asociada a la membrana. Ciertas especies de bacterias patógenas, incluyendo: Salmonella, Shigella, Yersinia y Vibrio presentan sistemas de secreción tipo III. El sistema está regulado por concentraciones de Ca2+ que regulan la apertura y cierre de las puertas presentes en la membrana mediante las cuales los complejos del sistema de secreción tipo III pueden utilizar para la translocación. Por ejemplo, en Salmonella, más comúnmente asociada con Enteritis salmonelosis, o intoxicación alimentaria, la bacteria inyecta una toxina, avrA, que inhibe la activación del sistema inmune innato del huésped. El mecanismo por el cual se inyecta avrA implica el ensamblaje exacto y adecuado de proteínas que promueven la invasión de la célula hospedadora. La desalineación o organización inadecuada de las proteínas involucradas en el sistema de secreción tipo III impiden la inyección de sustancias secretoras del patógeno en la célula hospedadora. Otro patógeno, Shigella, que utiliza sistemas de secreción tipo III es capaz de llevar a cabo con éxito su infección evadiendo el sistema inmunológico. El movimiento entre las células vecinas y evadir el sistema inmune, potencia su capacidad para inyectar su proteína secretora en la célula hospedadora.

Sistemas de Secreción Tipo IV

Figura: Sistema de Secreción Tipo IV: Los sistemas de secreción tipo IV se caracterizan por la capacidad de transferir material utilizando maquinaria similar a la maquinaria de conjugación bacteriana.

Los sistemas de secreción tipo IV se caracterizan por la capacidad de transferir moléculas secretoras a través de un mecanismo similar a la maquinaria de conjugación bacteriana. Los sistemas de secreción tipo IV pueden secretar o recibir moléculas. La maquinaria de conjugación bacteriana permite la transferencia de material genético a través del contacto directo célula a célula o por un aparato similar a un puente entre las dos células. El sistema de secreción tipo IV utiliza un proceso similar a éste. Sin embargo, se desconoce el (los) mecanismo (s) exacto (s) que utiliza este proceso, pero existe una comprensión general

Este sistema de secreción específico puede transportar tanto ADN como proteínas. Un ejemplo de una bacteria patógena que utiliza el sistema de secreción tipo IV es Helicobacter pylori. H. pylori, más comúnmente asociado con úlceras estomacales, se adhiere a las células epiteliales dentro del estómago, luego a través de un sistema de secreción tipo IV, inyecta una molécula secretora. La molécula secretora inyectada en las células epiteliales es un agente inductor de inflamación derivado de su propia pared celular. La molécula secretora, peptidoglicano, es reconocida por el sistema huésped como una sustancia extraña y activa la expresión de citocinas que promueve una respuesta inflamatoria. Esta respuesta inflamatoria del estómago es una característica clave de los individuos con úlceras. El peptidoglicano no es la única molécula secretora transferida a las células epiteliales del estómago, sino que también se pueden transferir proteínas adicionales, como CagA, que funcionan en la interrupción de las actividades celulares de las células hospedadoras.