Sentido y sensibilidad (bacterianos)

La formación de biofilms bacterianos (o biopelículas) es un área en la que están trabajando varios grupos investigadores. Uno de los motivos es porque el 80% de las infecciones resistentes a los antibióticos son causadas por bacterias que forman biofilms. Así que conocer cómo se forman los biofilms podría permitir el desarrollo de métodos para destruirlos de manera eficaz.

Uno de los organismos modelo para estudiar la formación de biofilms es la bacteria acuática Caulobacter crecentus. No es una bacteria patógena, y por ello es bastante fácil de trabajar con ella en los laboratorios. En el último número de Science se han publicado dos artículos sobre cómo hace esta bacteria para “sentir” una superficie a la cual adherirse.

Caulobacter viene al mundo como una bacteria nadadora (swarmer cell) que posee un flagelo en uno de los polos. El flagelo está acompañado de un par de pili que tienen la peculiaridad de ser retractables (pilus tipo IV). La célula nada y cuando encuentra una superficie adecuada lo que hace es pegarse a ella por el polo que tiene el flagelo. Entonces suceden unas cuantas cosas. Lo primero es que pierde el flagelo polar y a continuación comienza a secretar en ese mismo sitio un exopolisacárido pegajoso formando un botón adhesivo (holdfast). Una vez se ha fijado, en ese polo comienza a crecer una prosteca también denominada pedúnculo (stalk). En paralelo, el DNA comienza a replicarse y el cuerpo de la bacteria comienza a elongarse. Cuando su tamaño es del doble entonces se genera un flagelo en el polo que está libre, se reparte el cromosoma y comienza la división celular. Al final tendremos dos células: una fija al sustrato (stalked cell) que seguirá reproduciéndose y una célula nadadora que volverá a repetir el ciclo.

Ciclo de Caulobacter. Fuente de la imagen: Microbewiki

Lo que se describe en ambos artículos es que tanto el pilus como el flagelo son necesarios para que la célula sea "sensible" a su entorno y “sienta” que hay una superficie a la que adherirse. En el caso del flagelo lo que ocurre es que si choca contra la superficie su rotación se ve alterada y eso dispara una respuesta para adherirse. Lo han demostrado utilizando ensayos basados en dinámica de microfluidos y mutantes que eran defectivos en algunos de los componentes del flagelo. Si lo que les faltaba a los mutantes eran las partes externas del flagelo la adhesión no se veía alterada. Pero si lo que le faltaba eran las proteínas que forman el “rotor” y el “stator” entonces la adhesión no se efectuaba. En el caso del pilus lo que han visto es que si se altera el mecanismo de retractación la bacteria no es capaz de adherirse porque no se activa la producción del exopolisacárido.

Como hace Caulobacter para "sentir" una superficie a la que adherirse. Cuando una célula nadadora choca con una superficie, o bien su flagelo ve interrumpida su rotación, o bien su pilus ve inhibida su retracción, o ambos. Esto desencadena una cascada de eventos que estimulan la producción de un exopolisacárido que formará un botón de anclaje adhesivo (holdfast). Fuente: Science

Basado en el artículo: “The bacterium has landed”