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viernes, 6 de febrero de 2009

Artículos seleccionados: El sistema de motor hibrido de las mixobacterias.



Lo que sigue es la traducción de un interesante comentario escrito por Merry Joule, coautora junto con Moselio Schaechter del estupendo blog Small Things Considered.




Si hay algo que fascina a los microbiólogos es el comportamiento social mostrado por las myxobacterias desde que fueron aisladas por Roland Thaxter en 1892. Viajando en "manadas de lobos" (*) estas bacterias se deslizan a lo largo de las superficies sólidas como el agar. En masse son capaces de secretar tal cantidad de enzimas extracelulares que lisan y digieren a cualquier otra bacteria, su presa potencial, que se encuentre en su camino. Una de las grandes cuestiones sobre su forma de vida es cómo las células individuales se mueven dentro del enjambre de bacterias. En una reciente revisión, Dale Kaiser ha cubierto la pregunta desde un extremo al otro -tanto desde el punto de vista genético como molecular. Pero no hay que dejar que las páginas llenas de detalles le desanimen a uno. Incluso con una lectura superficial, se disfrutará de la historia que desvela.


En pocas palabras trata de lo siguiente. Myxococcus xanthus se "desliza" usando dos motores, uno en cada polo de la célula. En el polo de cabeza hay un motor basado en el pilus tipo IV que impulsa la célula hacia delante, en el polo trasero el empuje se produce por la expulsión a chorro de un moco a través de pequeños agujeros (ver "Bichos con propulsión a chorro"). Ambos tipos de motores son complejos, cada uno compuesto por unas 20 proteínas que forman una elaborada estructura. Los dos motores funcionan tan bien, que las células van mucho más deprisa que la suma de las velocidades medidas en mutantes con un solo motor.



Esquema del motor pilus tipo IV. Hay siete proteínas del tipo pilinas que no se muestran por motivos de claridad. Las proteínas que forman el pilus son retraidas hacia el interior y así se crea la fuerza de tracción (origen de la imagen).



Las células pueden producir los pili en cualquiera de los polos, pero sólo lo hacen en el polo de cabeza. Cuando los pili extendidos se pegan a un grupo de células de M. xanthus, estos se retraen, tirando de la célula hacia el grupo. Eso quiere decir que las células deben de estar a menos de lo que mide un pilus para hacer su trabajo. Las puntas de los pili no se pegan a cualquier lugar, sino sólo a las fibras de un polisacárido extracelular específico de estas bacterias.




Fotografía de microscopía de barrido de células de M. xanthus mostrando las fibrillas extracelulares (origen de la imagen)


Sobre el empuje. Las primeras observaciones de los caminos mucosos visibles en las placas de agar sugerían que estás bacterias podían impulsarse gracias a la secreción de dicha mucosidad. De hecho, hay razones para pensar que este mecanismo de cohete es plausible. Las fotografías de microscopía electrónica de transmisión del polo trasero de la célula muestran que hay más de un centenar de agujeros en la membrana externa, denominados toberas, desde los cuales pueden expulsarse estrechos y amorfos filamentos de polisacárido. Estos finos filamentos se fusionan para formar la brillante cinta de senda mucosa visible en microscopia de contraste de fase. El otro polo de la célula también tiene su grupo de toberas, pero están inactivas.




Fotografía de microscopía electrónica de una envoltura celular de M. xanthus mostrando el agrupamiento de toberas en uno de los polos (origen de la imagen)


Las myxobacterias pueden dividirse y deslizarse al mismo tiempo. Cuando se forma el septo de división, una de las células hijas hereda el polo con el pilus activo de su madre y ensambla un motor de chorro en su nuevo polo. De la misma forma, la otra célula hija hereda el motor de chorro y ensambla un nuevo motor con pilus. El resultado es que las dos células hijas siguen desplazándose en la misma dirección en la que se movía la madre, sin perder el paso. Hay otro aspecto sorprendente: aproximadamente cada 7 minutos las células revierten su dirección de deslizamiento. El polo de cabeza que antes producía pili comienza a producir chorros de moco y viceversa. En solo un minuto se apagan los viejos motores y se encienden los nuevos.


Si alguna vez tienes que convencer a algún escéptico que no cree que las bacterias sean habilidosas ni complejas, puedes darle a leer una copia de este comentario.





(*) El término "manada de lobos" (wolf pack) tiene un significado algo especial en el idioma inglés. Además del grupo de cánidos cazadores también se refiere a las flotillas de submarinos alemanes que atacaban a los barcos aliados durante la Segunda Guerra Mundial. Los submarinos y las mixobacterias tienen en común el tener una forma bastante similar, y que ambos actúan como depredadores en grupo.

4 comentarios:

David Talens Perales dijo...

Ahora mismo estoy con un seminario acerca de rodopsinas microbianas...tengo un par de artículos...¿alguna recomendación?

Manuel Sánchez dijo...

Hola David.

Bueno, hace unos años estuve trabajando por un breve tiempo con un aspecto aplicado de las mismas.

El fotociclo lo puedes encontrar en el "Microbiología" de Prescott en la Editorial MacGraw Hill. Pero además tienes los artículos del Nature VOL 406, 10 August 2000, pag 569, y pag 653-657.


Sobre su presencia en otros seres vivos como bacterias tienes Jung et al. Molecular Microbiology, 2003, Vol 47 pag 1513–1522. De su presencia en hongos está Fan et al. FEBS Lett. 2007 May 29. Vol 581 pag: 2557-61. Este último es de L. S. Brown, que es un señor que tiene un monton de trabajos sobre la bacteriorrodopsina

Sobre aplicaciones como biomaterial para memorias holográficas y otras aplicaciones de óptica y electrónica tienes:

Hampp N.A. App. Microbiol. Biotechnol. 2000. Vol 53. Pag: 633-639.

Hampp N.A. Chemical Reviews. 2000. Vol 100. pag 1755-1776

Espero que te sirva

David Talens Perales dijo...

Muchas gracias!

David Talens Perales dijo...

Muchas gracias!