Wikipedia

Vesícula da membrana externa bacteriana

As vesículas da membrana externa bacteriana (VME ou, na literatura inglesa, OMV) son vesículas rodeadas de bicapa lipídica liberadas da membrana externa de bacterias gramnegativas. Estas vesículas foron as primeiras vesículas da membrana bacteriana que se descubriron, aínda que despois tamén se atoparon vesículas liberadas por bacterias grampositivas (que non teñen membrana externa).[1] As vesículas da membrana externa foron descubertas e caracterizadas usando microscopia electrónica de transmisión[2] polo científico indio Prof. Smriti Narayan Chatterjee e J. Das en 1966-67.[3][4] As VME teñen a función de proporcionar unha maneira para que as bacterias se comuniquen entre elas, con outros microorganismos do seu ambiente e cos hóspedes. Estas vesículas están implicadas no tráfico de compostos bioquímicos para a sinalización celular bacteriana, entre os que están o ADN, ARN, proteínas, endotoxinas e moléculas asociadas coa virulencia. Esta comunicación ocorre en cultivos microbianos, nos océanos,[5] e dentro de plantas e animais, incluído o ser humano.[6]

Figura 1. Micrografía de microscopio electrónico de transmisión de vesículas da membrana externa (diámetro 80-90 nm) liberadas polo patóxeno humano Salmonella 3,10:r:- en íleo de polo, in vivo. Propúxose que estas vesículas se evaxinan de grandes protrusións periplásmicas da envoltura bacteriana chamadas orgánulos periplásmicos coa axuda dunha ensamblaxe con forma parecida a un tubo de burbullas duns catro complexos remache inxectisomais de secreción de tipo III (que funcionan como un remache nas membranas bacterianas interna e externa para permitir que petos de periplasma se expandan en orgánulos periplásmicos). Isto permite un tráfico destas vesículas da membrana externa de bacterias gramnegativas que atracan nas microvilosidades da membrana das células epiteliais do hóspede, que se propón que translocan moléculas sinal do patóxeno ás células hóspede na interface hóspede-patóxeno.

As bacterias gramnegativas utilizan o seu periplasma para segregar VME para o tráfico de compostos bioquímicos bacterianos para que cheguen ás células do seu ambiente. As VME tamén teñen lipopolisacárido endotóxico, que inicia procesos propios de enfermidades no hóspede.[7] Este mecanismo proporciona varios beneficios, como a entrega a gran distancia de cargamentos secretores bacterianos coa minimización da degradación hidrolítica e a dilución extracelular, tamén complementada con outras moléculas (por exemplo, factores de virulencia) para cumprir cunha tarefa específica e á vez manter unha distancia de seguridade prudencial co arsenal de defensa das células diana. Os sinais bioquímicos transportados polas VME poden variar moito durante situacións de "guerra e paz". En colonias bacterianas amigables, as VME poden ser utilizadas para transportar ADN a microbios relacionados para causar transformacións xenéticas e tamén translocan moléculas de sinalización celular para a percepción do quórum e a formación de biofilmes. Durante unha situación de perigo causada polas células que a rodean, as VME poden ser o método preferido para transportar encimas para a degradación e destrución. Igualmente, as VME poden conter máis cantidade de proteínas de invasión na interface hóspede-patóxeno (Figura 1). Pénsase que factores ambientais que actúan arredor de microbios secretores son responsables de inducir estas bacterias a sintetizar e segregar VME enriquecidas especificamente, facilitando fisioloxicamente a tarefa. Así, as VME bacterianas, ao seren fortes inmunomoduladores,[8] poden ser manipuladas alterando o seu contido inmunoxénico e utilizadas como potentes vacinas libres de patóxeno[9] para inmunizar a seres humanos e animais contra infeccións perigosas.

Bioxénese e movemento editar

As bacterias gramnegativas teñen dúas bicapas lipídicas na súa envoltura. Unha bicapa interna que é a membrana interna ou plasmática, que encerra o citoplasma ou citosol. Arredor desta membrana hai unha segunda bicapa, chamada membrana externa bacteriana. O compartimento ou espazo entre estas dúas membranas denomínase periplasma ou espazo periplásmico. Ademais, teñen unha parede celular fina e ríxida de peptidoglicano que rodea toda a célula e sitúase no espazo periplásmico. A capa de peptidoglicano proporciona certa rixidez para manter a forma da célula bacteriana e protexer o microbio dos perigos do medio ambiente.

O primeiro paso da bioxénese dunha VME das bacterias gramnegativas[10] é a creación de protrusións na membrana externa. A acumulación de fosfolípidos das membranas externa e interna pénsase que é a base da formación destas protrusións cara ao exterior da membrana externa.[11] Esta acumulación de fosfolípidos pode ser regulada polo sistema de transporte ABC VacJ/Yrb que transfire fosfolípidos da parte externa da membrana externa ao lado interno.[11] Adicionalmente, as condicións ambientais como a depleción do xofre poden desencadear un estado de sobreprodución de fosfolípidos que causa un incremento da liberación de VME.[12]

O modo de liberación destas VME segue sen estar claro. É probable que estas vesículas poidan liberarse espontaneamente. Alternativamente, suxeriuse que unhas poucas proteínas creen un "remache" que xunta as membranas externa e interna, de modo que as protrusión periplásmicas formen un peto globoso ou inflado de periplasma que sobresae do exterior da membrana externa. A difusión lateral dos "complexos remache" poden axuda a evaxinar grandes protrusións de periplasma formando as VME.[13]

A dispersión das VME pola superficie da célula mediuse en células vivas de Escherichia coli, bacterias comensais comúns no intestino humano. O tratamento con antibióticos alterou a dinámica de vesículas, afinidade entre vesículas e membranas e propiedades de superficie das membranas celulares, que xeralmente melloran o transporte de vesículas ao longo das superficies das membranas bacterianas, o que suxire que as súas propiedades de movemento poderían ser unha sinatura de estrés a antibióticos.[14] Malia este primeiro seguimento de alta resolución cuantitativo de VME bacterianas, aínda haberá que esperar a que se fagan traballos experimentais detallados para comprendermos a biomecánica da bioxénese e transporte de VME. As VME son tamén o foco de investigacións actuais sobre exocitose en procariotas por medio do tráfico de vesículas da membrana externa para a sinalización celular intraespecies, interespecies e entre distintos reinos, que poderían cambiar a nosa mentalidade sobre a virulencia de microbios, interaccións hóspede-patóxeno e inter-relacións entre diversas especies dos ecosistemas da Terra.

Notas editar

  1. ↑ Toyofuku, Masanori; Nomura, Nobuhiko; Eberl, Leo (xaneiro de 2019). "Types and origins of bacterial membrane vesicles". Nature Reviews Microbiology 17 (1): 13–24. ISSN 1740-1534. PMID 30397270. doi:10.1038/s41579-018-0112-2. 
  2. ↑ Chatterjee, S. N.; Das, J. (1967-10-01). "Electron Microscopic Observations on the Excretion of Cell-wall Material by Vibrio cholerae". Journal of General Microbiology (en inglés) 49 (1): 1–11. ISSN 0022-1287. doi:10.1099/00221287-49-1-1. 
  3. ↑ "INSA :: Indian Fellow Detail". www.insaindia.res.in. Consultado o 2019-12-13. 
  4. ↑ Anand, Deepak; Chaudhuri, Arunima (2016-11-16). "Bacterial outer membrane vesicles: New insights and applications". Molecular Membrane Biology 33 (6–8): 125–137. ISSN 0968-7688. PMID 29189113. doi:10.1080/09687688.2017.1400602. 
  5. ↑ Biller JJ, Schubotz F, Thompson AW, Summons RE and Chisholm SW (2014) Bacterial vesicles in marine ecosystems. Science, vol. 343(no. 6167), pp. 183-186.https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.1243457
  6. ↑ Tulkens, Joeri; Vergauwen, Glenn; Van Deun, Jan; Geeurickx, Edward; Dhondt, Bert; Lippens, Lien; De Scheerder, Marie-Angélique; Miinalainen, Ilkka; Rappu, Pekka; De Geest, Bruno G; Vandecasteele, Katrien; Laukens, Debby; Vandekerckhove, Linos; Denys, Hannelore; Vandesompele, Jo; De Wever, Olivier; Hendrix, An (5 de decembro de 2018). "Increased levels of systemic LPS-positive bacterial extracellular vesicles in patients with intestinal barrier dysfunction". Gut 69 (1): gutjnl–2018–317726. PMC 6943244. PMID 30518529. doi:10.1136/gutjnl-2018-317726. 
  7. ↑ YashRoy R C (1993) Electron microscope studies of surface pili and vesicles of Salmonella 3,10:r:- organisms. Indian Journal of Animal Sciences, vol. 63 (No.2), pp. 99-102. https://www.academia.edu/7327498/YashRoy_R_C_1993_Electron_microscope_studies_of_suraface_pili_and_vesicles_of_Salmonella_3_10_r_-_organisms.i_and_vesicles._Indian_Journal_of_Animal_Sciences._Vol_63_No.2_pp._99-102
  8. ↑ Ellis TN e Kuehn MJ (2010) Virulence and immuno-modulatory roles of bacterial outer membrane vesicles. Microbiology and Molecular Biology Reviews, vol. 74 (no. 1), pp. 81-94.http://mmbr.asm.org/content/74/1/81.short
  9. ↑ Acevedo, R; Fernandez, S; Zayas, C; Acosta, D; Sarmiento, ME; Ferro, VA; Rosenquvist, E; Campa, C; Cardoso, D; Garcia, L; Perez, JL (2014). "Bacterial outer membrane vesicles and vaccine applications". Frontiers in Immunology 5: 121. PMC 3970029. PMID 24715891. doi:10.3389/fimmu.2014.00121. 
  10. ↑ Kulp, A; Kuehn, MJ (2010). "Biological functions and biogenesis of secreted bacterial outer membrane vesicles". Annual Review of Microbiology 64: 163–184. PMC 3525469. PMID 20825345. doi:10.1146/annurev.micro.091208.073413. 
  11. ↑ 11,0 11,1 Roier, Sandro; Zingl, Franz G.; Cakar, Fatih; Durakovic, Sanel; Kohl, Paul; Eichmann, Thomas O.; Klug, Lisa; Gadermaier, Bernhard; Weinzerl, Katharina; Prassl, Ruth; Lass, Achim (2016-01-25). "A novel mechanism for the biogenesis of outer membrane vesicles in Gram-negative bacteria". Nature Communications (en inglés) 7 (1): 10515. Bibcode:2016NatCo...710515R. ISSN 2041-1723. PMC 4737802. PMID 26806181. doi:10.1038/ncomms10515. 
  12. ↑ Gerritzen, Matthias J. H.; Martens, Dirk E.; Uittenbogaard, Joost P.; Wijffels, René H.; Stork, Michiel (2019-03-18). "Sulfate depletion triggers overproduction of phospholipids and the release of outer membrane vesicles by Neisseria meningitidis". Scientific Reports (en inglés) 9 (1): 4716. Bibcode:2019NatSR...9.4716G. ISSN 2045-2322. PMC 6423031. PMID 30886228. doi:10.1038/s41598-019-41233-x. 
  13. ↑ YashRoy R C (2003) Eucaryotic cell intoxication by Gram-negative organisms: A novel bacterial outermembrane-bound nanovesicular model for Type-III secretion system. Toxicology International, vol. 10 (No. 1), 1-9.https://www.academia.edu/7695646/YashRoy_R_C_2003_Eukaryotic_cell_intoxication_by_Gram-negative_pathogens_A_novel_bacterial_outer_membrane-bound_nanovesicular_exocytosis_model_for_Type-III_secretion_system._Toxicology_International._Vol._10_No._1_pp._1-9
  14. ↑ Bos J, Cisneros LH, Mazel D (xaneiro de 2021). "Real-time tracking of bacterial membrane vesicles reveals enhanced membrane traffic upon antibiotic exposure". Science Advances 7 (4): eabd1033. PMC 7817102. PMID 33523924. doi:10.1126/sciadv.abd1033. 

Véxase tamén editar

Outros artigos editar

Traído desde «https://gl.wikipedia.org/w/index.php?title=Vesícula_da_membrana_externa_bacteriana&oldid=6450793»