4.6B: Inclusiones Celulares y Gránulos de Almacenamiento

Las bacterias tienen diferentes métodos de almacenamiento de nutrientes que se emplean en tiempos de abundancia, para su uso en tiempos de necesidad.

Objetivos de aprendizaje

• Explicar la hipótesis sobre la formación de cuerpos de inclusión y la importancia de los gránulos de almacenamiento

Puntos Clave

• Los gránulos de azufre son especialmente comunes en bacterias que utilizan sulfuro de hidrógeno como fuente de electrones.
• Cuando los genes de un organismo se expresan en otro, la proteína resultante a veces forma cuerpos de inclusión.
• Muchas bacterias almacenan el exceso de carbono en forma de polihidroxialcanoatos o glucógeno.

Términos Clave

• Cuerpos de inclusión: Los cuerpos de inclusión son agregados nucleares o citoplásmicos de sustancias teñibles, generalmente proteínas.

Inclusiones celulares y gránulos de almacenamiento

Las bacterias, a pesar de su simplicidad, contienen una estructura celular bien desarrollada responsable de muchas propiedades biológicas únicas que no se encuentran entre arqueas o eucariotas. Debido a la simplicidad de las bacterias en relación con los organismos más grandes, y la facilidad con la que pueden manipularse experimentalmente, la estructura celular de las bacterias ha sido bien estudiada, revelando muchos principios bioquímicos que posteriormente se han aplicado a otros organismos.

La mayoría de las bacterias no viven en ambientes que contengan grandes cantidades de nutrientes en todo momento. Para acomodar estos niveles transitorios de nutrientes, las bacterias contienen varios métodos diferentes de almacenamiento de nutrientes que se emplean en tiempos de abundancia, para su uso en tiempos de necesidad. Por ejemplo, muchas bacterias almacenan el exceso de carbono en forma de polihidroxialcanoatos o glucógeno. Algunos microbios almacenan nutrientes solubles, como el nitrato en vacuolas. El azufre se almacena con mayor frecuencia como gránulos elementales (S0) que pueden depositarse intra o extracelularmente. Los gránulos de azufre son especialmente comunes en bacterias que utilizan sulfuro de hidrógeno como fuente de electrones. La mayoría de los ejemplos mencionados anteriormente se pueden ver usando un microscopio, y están rodeados por una membrana delgada no unitaria para separarlos del citoplasma.

Los cuerpos de inclusión son agregados nucleares o citoplásmicos de sustancias teñibles, generalmente proteínas. Por lo general, representan sitios de multiplicación viral en una bacteria o una célula eucariota, y generalmente consisten en proteínas de la cápside viral. Los cuerpos de inclusión tienen una membrana lipídica no unitaria. Clásicamente se cree que los cuerpos de inclusión de proteínas contienen proteínas mal plegadas. Sin embargo, esto ha sido impugnado recientemente, ya que la proteína verde fluorescente a veces fluoresce en los cuerpos de inclusión, lo que indica cierta semejanza con la estructura nativa y los investigadores han recuperado proteína plegada de cuerpos de inclusión.

Figura: Micrografía Electrónica del Virus de la Rabia. : Esta micrografía electrónica muestra el virus de la rabia, así como los cuerpos Negri, o inclusiones celulares.

Cuando los genes de un organismo se expresan en otro, la proteína resultante a veces forma cuerpos de inclusión. Esto suele ser cierto cuando se cruzan grandes distancias evolutivas; por ejemplo, un ADNc aislado de Eukarya y expresado como gen recombinante en un procariota, arriesga la formación de los agregados inactivos de proteína conocidos como cuerpos de inclusión. Si bien el ADNc puede codificar adecuadamente un ARNm traducible, la proteína que resulta emergerá en un microambiente extraño. Esto a menudo tiene efectos fatales, especialmente si la intención de la clonación es producir una proteína biológicamente activa. Por ejemplo, los sistemas eucariotas para la modificación de carbohidratos y el transporte de membrana no se encuentran en procariotas.

El microambiente interno de una célula procariota (pH, osmolaridad) puede diferir del de la fuente original del gen. Los mecanismos para plegar una proteína también pueden estar ausentes, y los residuos hidrófobos que normalmente permanecerían enterrados pueden estar expuestos y disponibles para la interacción con sitios expuestos similares en otras proteínas ectópicas. Los sistemas de procesamiento para la escisión y eliminación de péptidos internos también estarían ausentes en las bacterias. Los intentos iniciales de clonar insulina en una bacteria sufrieron todos estos déficits. Además, los controles finos que puedan mantener baja la concentración de una proteína también faltarán en una célula procariota, y la sobreexpresión puede resultar en llenar una célula con proteína ectópica que, aunque estuviera plegada adecuadamente, precipitaría saturando su ambiente.