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FP7

MICROBIAL SENSING Resultado resumido

Project ID: 293952
Financiado con arreglo a: FP7-PEOPLE
País: Francia

Comunicación célula-célula en bacterias

Tradicionalmente, las bacterias han sido consideradas como organismos muy sencillos y, por tanto, han sido estudiadas principalmente como células individuales, pero descubrimientos recientes revelaron su capacidad para formar estructuras multicelulares como biopelículas y cuerpos fructíferos. Para que las bacterias logren este nivel de organización, deben ser capaces de adaptarse a cambios ambientales mediante la detección de estímulos externos y la comunicación con otras bacterias.
Comunicación célula-célula en bacterias
La bacteria Myxococcus xanthus exhibe varias formas de comportamiento de autoorganización en respuesta a señales ambientales. El proyecto MICROBIAL SENSING (Dissecting new mechanisms of bacterial cell-to-cell communicaton) empleó la especie de bacteria M. xanthus como sistema modelo para estudiar la participación de unos sistemas sensoriales denominados sistemas quimiosensores (CSS) en la comunicación bacteriana célula-célula y la formación de cuerpos fructíferos.

Los investigadores caracterizaron todos los CSS de M. xanthus y descubrieron que esta bacteria presenta ocho CSS predichos y veintiún quimiorreceptores. Mediante la eliminación sistemática de genes que codifican tanto para componentes de los CSS como para quimiorreceptores, se pudo determinar su efecto en el comportamiento social de M. xanthus.

El equipo del proyecto empleó ensayos de interacción proteína-proteína, análisis filogenéticos y la microscopía de fluorescencia para identificar un gran módulo quimiosensor formado por tres CSS interconectados y múltiples quimiorreceptores. También se descubrió que determinados comportamientos complejos como la motilidad social y la formación de biopelículas requieren la participación de un aparato regulador formado por múltiples sistemas quimiotácticos (Che) conectados.

Un análisis exhaustivo puso de manifiesto que la proteína FrzB tiene la función previamente desconocida de proporcionar señales al CSS Frz citoplasmático en M. xanthus. Los investigadores también descubrieron que el quimiorreceptor citoplasmático FrzCD forma complejos proteicos mediante su unión a nucleoides bacterianos por medio del extremo N-terminal de proteínas de forma parecida a lo observado en histonas eucarióticas.

Es más, durante la división celular, los complejos no se segregan de manera uniforme entre dos células hijas, circunstancia que motiva variaciones en el número de complejos FrzCD entre células dentro de una misma población bacteriana. Dichas variaciones en estos complejos dan lugar a un ruido fenotípico, que es crucial para el comportamiento social en M. xanthus.

El ruido fenotípico, o plasticidad fenotípica, desempeña un papel fundamental en bacterias para desarrollar células especializadas en previsión de potenciales cambios adversos en el entorno. Diversas fuentes pueden ser responsables de la aparición de ruido fenotípico, incluyendo variaciones en la actividad de células individuales, variaciones célula-célula en la actividad metabólica o niveles fluctuantes de un estímulo externo.

El proyecto demostró por primera vez que el ruido fenotípico también puede surgir como resultado de eventos de segregación aleatorios y heterogéneos. Además, proponiendo una función para el nucleoide bacteriano en la organización de los CSS y la generación de ruido fenotípico, los investigadores han proporcionado una nueva visión sobre su papel en la célula bacteriana.

En conjunto, el proyecto MICROBIAL SENSING aportó nuevos conocimientos sobre cómo las célula de M. xanthus se comunican entre sí y perciben el entorno que les rodea por medio de los CSS, ayudando a identificar nuevas dianas para antibióticos y el tratamiento de infecciones medidas por biopelículas. También realizó una contribución de gran calado al estudio de comunidades bacterianas gracias a la determinación del vínculo entre la arquitectura de la célula bacteriana, la organización funcional de los complejos de transducción de señales y el comportamiento de las células.

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Palabras clave

Biopelícula, cuerpos fructíferos, Myxococcus xanthus, MICROBIAL SENSING, sistema quimiosensor, quimiorreceptores, nucleoide, ruido fenotípico, extremo N-terminal de una proteína
Número de registro: 183190 / Última actualización el: 2016-08-16
Dominio: Biología, Medicina
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