14.4E: Sideróforos

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Objetivos de aprendizaje

Comparar y contrastar el papel de varios sideróforos en la patogenicidad, incluyendo: yersiniabactina, enterobactina y ferricromos

Los sideróforos son tipos específicos de moléculas utilizadas por los microorganismos para obtener hierro del ambiente. Específicamente, en lo que respecta a la patogenicidad, los organismos que exhiben la capacidad de producir sideróforos liberan estas moléculas específicas de hierro y capturan hierro de sus organismos hospedadores. Los sideróforos son luego utilizados por el patógeno para obtener hierro. Por lo tanto, los sideróforos son agentes quelantes que unen los iones de hierro. La capacidad de los patógenos para obtener hierro del hospedador es esencial para la supervivencia debido a que el hierro es limitado en el ambiente del huésped, en particular, los tejidos y fluidos del huésped. El hierro se utiliza para permitir la formación de complejos de iones férricos solubles (Fe3+) que son necesarios para el mantenimiento de los mecanismos homeostáticos dentro del patógeno.

La capacidad de formar complejos de Fe3+ solubles en agua es un componente clave para el transporte activo del complejo Fe-sideróforo a través de la membrana celular. En ambientes deficientes en hierro, los sideróforos se liberan y permiten la formación de complejos solubles en agua-Fe3+ para aumentar la adquisición de hierro. Los complejos entonces generalmente se unen a la membrana celular usando receptores específicos de la célula. Se transportan a través de la membrana utilizada para los procesos necesarios. Sin embargo, existen diferencias en los mecanismos empleados por diversos sideorófobos para obtener hierro y el tipo específico de sideróforo utilizado varía.

Yersiniabactina

Las bacterias patógenas, Yersinia pestis, Yersinia pseduotuberculosis y Yersinia enterocolitica tienen la capacidad de producir un sideróforo llamado yersiniabactina. La yersinia patógena es responsable de numerosas enfermedades, incluida la peste bubónica. La capacidad de Yersinia patógena para establecer y propagar enfermedades se basa en su capacidad de obtener hierro para procesos celulares fundamentales. En áreas con bajo contenido de hierro, el organismo liberará yersiniabactina para formar complejos de Fe3+. El complejo Yersiniabactina-Fe3+ se unirá entonces a la membrana externa de la bacteria basándose en el reconocimiento específico del receptor. Luego, el complejo se transloca a través de la membrana a través de proteínas incrustadas en la membrana y se libera hierro de la yersiniabactina. El hierro será entonces utilizado en numerosos procesos celulares.

Enterobactina

Las bacterias patógenas como Escherichia coli y Salmonella typhimurium tienen la capacidad de producir un sideróforo llamado enterobactina. Este tipo específico de sideróforo es el sideróforo identificado más fuerte, hasta la fecha, con una afinidad de unión extremadamente alta al Fe3+. Al disminuir el hierro, las células bacterianas liberan enterobactina que forma un complejo con Fe3+. El complejo se transporta intracelularmente a través de un transportador de casete de unión a ATP. Una vez que el complejo Enterobactina-Fe3+ llega intracelularmente, es necesario eliminar el Fe3+ del complejo. Debido a la alta afinidad de unión de la enterobactina, las bacterias requieren una enzima altamente específica, la ferrienterobactina esterasa, para escindir el hierro del complejo. El hierro liberado del complejo se utilizará entonces en los procesos metabólicos.

Ferrichrome

Otro tipo de sideróforo producido por hongos patógenos incluye un ferricloma. Los hongos que han demostrado producir ferricromos incluyen los de los géneros Aspergillus, Ustilago y Penicillum. El ferricroma permite la formación de un complejo ferricromo-hierro que luego puede interactuar con un receptor de proteína en la superficie celular. El ferricroma promueve el transporte de hierro dentro del organismo para permitir que ocurran procesos metabólicos.

El descubrimiento e identificación de sideróforos han permitido el desarrollo de tratamientos dirigidos a estos complejos sideróforo-hierro. Al dirigirse a estos complejos, los microorganismos patógenos pueden ser atacados inhibiendo los procesos celulares necesarios. La producción e importancia de estos sideróforos para los organismos patógenos es clave para su supervivencia.

Puntos Clave

Sideróforo — Los complejos de hierro son necesarios para la adquisición de hierro a diversos organismos patógenos para procesos metabólicos.
Los tipos de sideróforos producidos son específicos de especies y presentan diferentes propiedades.
Los sideróforos son necesarios para obtener hierro uniéndose a las superficies celulares y transportando intracelularmente los complejos sideróforo-hierro.
Los sideróforos se producen en ambientes que tienen baja concentración de hierro, como los tejidos y fluidos del huésped. Se consideran ventajosas para los organismos patógenos.

Términos Clave

Sideróforo: Cualquier molécula de tamaño mediano que tenga una alta especificidad para unir o quelar el hierro; son empleadas por microorganismos para obtener hierro del ambiente
agente quelante: Un compuesto que reacciona con un ion metálico para producir un quelato.

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