La compleja comunicación en la bacteria

Lic. Martín Paolo Soto Aceves y Dr. Miguel Cocotl Yañez

Después de que el sistema de Quorum sensing (QS) fue descrito en Aliivibrio fischeri (ver artículo anterior), con el paso del tiempo se fue descubriendo que este tipo de ‘comunicación’ bacteriana estaba presente en otras bacterias (e.g. Aeromonas hydrophila, Chromobacterium violaceum, Erwinia carotovora, etc.) incluyendo bacterias que causan enfermedades en los seres humanos; tal es el caso de Pseudomonas aeruginosa.

P. aeruginosa es una bacteria que se encuentra distribuida ampliamente en la naturaleza, se puede encontrar en el suelo, en el agua, en la tierra, sin que provoque algún tipo de enfermedad en las personas sanas. Sin embargo, en las personas que sufren de enfermedades donde el sistema de defensa del cuerpo está dañada (e.g. pacientes quemados, o infectados con VIH), P. aeruginosa es capaz de infectar y colonizar pulmones o heridas de estos pacientes. El gran problema con esta bacteria es que tiene una alta resistencia a los antibióticos que se usan para tratar problemas de infecciones bacterianas.

Además, esta bacteria produce un vasto arsenal de factores de virulencia (moléculas que apoyan el crecimiento de la bacteria invasora), que da- ñan al humano una vez que lo infectan. Dentro de éstos tenemos la piocianina, la elastasa, ramnolípidos, proteasas, cianuro de hidrógeno, entre otros, que en su conjunto generan un deterioro del paciente. La producción de estas moléculas es regulada a través de tres sistemas de QS que posee la bacteria. Dos sistemas están basados en N-acil homoserina lactona (AHLs) mientras que el tercero se basa en la producción de una molé- cula llamada PQS (Pseudomonas Quinolona Signal, por sus siglas en inglés). El funcionamiento de estos sistemas de QS es similar al de A. fischeri; en el caso de P. aeruginosa, los sistemas basados en AHLs son conocidos como el sistema las y rhl, y se encuentran organizados de manera jerárquica. En el sistema las, quien se encuentra en la cima de la cascada, LasI es la molécula señal que una vez que se acumula lo suficiente fuera de la célula se une a la proteína LasR; este complejo entonces enciende varios genes, entre ellos a los del segundo sistema, el sistema rhl. RhlI es la molécula señal que se une a RhlR; así, cada uno de estos sistemas enciende genes involucrados en la virulencia. El tercer sistema está basado en la molécula PQS que es producida por un grupo de genes que se encuentran juntos (en operón). Una vez que PQS se acumula, se une al regulador PqsR para encender genes que también están involucrados en causar la enfermedad. Estos sistemas son importantes para que la bacteria pueda comunicarse con otras y poder determinar el momento oportuno para producir los factores de virulencia que le ayudarán a colonizar al humano.

Variaciones en el sistema QS en P. aeruginosa Sorprendentemente dentro de este “lenguaje” también encontramos variaciones. Existen cepas de P. aeruginosa en las que no necesariamente se cumple la jerarquía establecida en el QS. Esto es, recientemente se han descrito cepas aisladas de diferentes ambientes en las que el sistema las se encuentra inactivo; sin embargo, estas bacterias son capaces de encender la producción de las moléculas necesarias para causar infecciones. Esto ha dirigido la atención al sistema rhl el cual se ha documentado que, cuando es eliminado, ya no se producen los factores de virulencia, es decir, pierden la capacidad de detectar a otras bacterias a su alrededor y de esta manera no pueden activar la producción de dichos factores de virulencia. Gracias al estudio de cepas en las que el QS presenta variaciones se ha podido entender la plasticidad que este sistema puede llegar a presentar, además de conocer otras moléculas que también pueden ejercer un papel en este sistema. Todo esto es con el objetivo de conservar su función bajo diferentes circunstancias ambientales; esto es, la de producir factores de virulencia sólo cuando hay la suficiente población como para montar una infección; o dicho de otra manera, comenzar una guerra sólo cuando se aseguraron de contar con un ejército numeroso.

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Fuente: Revista Biotecnología en Movimiento