6.2: Señalización bacteriana

La señalización bacteriana puede ocurrir dentro de las bacterias (intracelular) o entre bacterias (intercelular). En ocasiones, un grupo de bacterias se comporta como una comunidad. Para lograrlo, participan en la detección de quorum, la percepción de una mayor densidad celular que provoca cambios en la expresión genética. La detección de quorum​​ implica señalización tanto extracelular como intracelular. La cascada de señalización comienza con una molécula llamada autoinductor (AI). Las bacterias individuales producen IA que salen de la membrana celular bacteriana hacia el espacio extracelular. Los IA pueden moverse pasivamente a lo largo de un gradiente de concentración fuera de la célula o transportarse activamente a través de la membrana bacteriana.

La concentración extracelular de IA da señales a las bacterias

Cuando la densidad celular en las poblaciones bacterianas es baja, las IA se difunden lejos de las bacterias, manteniendo baja la concentración ambiental de IA. A medida que las bacterias se reproducen y continúan secretando IA, la concentración de IA aumenta y eventualmente alcanza un umbral de concentración. Este umbral permite que las IA se unan a los receptores de membrana de las bacterias, lo que desencadena cambios en la expresión genética en toda la comunidad bacteriana. Ejemplos de fenotipos inducidos por la detección de quorum incluyen bioluminiscencia, motilidad, formación de biopelículas y expresión de factores de virulencia.

Señalización en bacterias que producen luz

Las bacterias bioluminiscentes, como Photorhabdus luminescens, producen luz como resultado de un complejo proceso de señalización. Estas bacterias utilizan la detección de quorum, que les permite coordinar la producción de bioluminiscencia. Por ejemplo,P. luminescens produce el autoinductor 2 (AI-2) como señal de detección de quorum y como señal intracelular. Las bacterias liberan AI-2 al medioambiente. Cuando AI-2 alcanza niveles umbral fuera de las células bacterianas, AI-2 se une a un transportador de casete de unión a ATP (ABC) en la membrana bacteriana y el transportador ABC lo reinternaliza. Luego, una quinasa intracelular, LsrK, fosforila la propia AI-2. Una vez activado de esta manera, el propio AI-2 puede actuar como factor de transcripción, activando genes que codifican la enzima luciferasa. La luciferasa produce luz después de catalizar reacciones específicas. Como resultado, la bioluminiscencia se observa solo cuando la población de P. luminescens alcanza una densidad crítica.

Señalización de quorum e infecciones bacterianas de dispositivos médicos implantados

La propagación de bacterias a través de la superficie de los implantes médicos se produce mediante señalización de quorum y puede provocar infecciones potencialmente mortales. Actualmente, se están realizando muchas investigaciones sobre cómo detener la formación de biopelículas bacterianas en entornos médicos. Gran parte de esta investigación se centra en el desarrollo de nuevos materiales que inhiban el crecimiento bacteriano.

- [Narrador] Similar a las eucariotas,

la señalización química en las bacterias se produce entre

y dentro de células. La comunicación

de células, conocida como detección de quórum,

implica la producción, lanzamiento y la detección

en toda la comunidad de pequeñas moléculas de señalización,

llamados autoinductores.

Estas moléculas son péptidos hidrófobos

que son similares a las hormonas, producen señales químicas

para transmitir información entre células

después de un umbral de concentración se alcanza.

Las células individuales pueden detectar la densidad

de auto inductores extracelulares,

los que señalarán la producción

de un mensajero secundario específico, di-GMP cíclico,

dentro de la célula para regular la producción de proteínas

involucradas en la expresión génica de comportamientos,

como la fotoluminiscencia. Estos

procesos permiten que las células bacterianas actúen juntas.

como si fueran un solo organismo pluricelular,

incluso entre diferentes tipos.

Esta comunicación es importante

en la formación de biopelículas,

comunidades de células bacterianas agregadas

que se adhieren a las superficies

de los cuales reciben necesidades tradicionales. Por ejemplo

las biopelículas que se forman en los dientes cada mañana.

o incluso invadir los implantes médicos.