Una colicina es un tipo de bacteriocina producida y tóxica para algunas cepas de Escherichia coli . [1] Las colicinas se liberan al medio ambiente para reducir la competencia de otras cepas bacterianas . Las colicinas se unen a los receptores de la membrana externa , utilizándolos para trasladarse al citoplasma o la membrana citoplasmática, donde ejercen su efecto citotóxico, incluida la despolarización de la membrana citoplasmática, la actividad DNasa , la actividad RNasa o la inhibición de la síntesis de mureína .
Colicina | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Identificadores | ||||||||
Símbolo | Colicina | |||||||
Pfam | PF03515 | |||||||
Clan pfam | CL0446 | |||||||
InterPro | IPR003058 | |||||||
SCOP2 | 1jch / SCOPe / SUPFAM | |||||||
|
Estructura
Las colicinas formadoras de canales (colicinas A, B, E1, Ia, Ib y N) son proteínas transmembrana que despolarizan la membrana citoplasmática y provocan la disipación de la energía celular. [2] Estas colicinas contienen al menos tres dominios: un dominio de translocación N-terminal responsable del movimiento a través de la membrana externa y el espacio periplásmico ; un dominio central responsable del reconocimiento del receptor; y un dominio citotóxico C-terminal responsable de la formación de canales en la membrana citoplasmática. [3] [4] Un dominio regula el objetivo y se une al receptor en la célula sensible. El segundo está involucrado con la translocación, cooptando la maquinaria de la célula objetivo. El tercero es el dominio "destructor" y puede producir un poro en la membrana de la célula diana , o actuar como una nucleasa para cortar el ADN o ARN de la célula diana.
Translocación
La mayoría de las colicinas pueden translocar la membrana externa mediante un sistema de dos receptores, donde un receptor se usa para la unión inicial y el segundo para la translocación. La unión inicial es a los receptores de la superficie celular tales como las proteínas de la membrana externa OmpF, FepA, BtuB, Cir y FhuA; Las colicinas se han clasificado según los receptores a los que se unen. La presencia de proteínas periplásmicas específicas, como TolA, TolB, TolC o TonB, son necesarias para la translocación a través de la membrana. [5] La cloacina DF13 es una bacteriocina que inactiva los ribosomas hidrolizando el ARN 16S en los ribosomas 30S en un sitio específico. [6]
Resistencia
Debido a que se dirigen a receptores específicos y utilizan maquinaria de translocación específica, las células pueden volverse resistentes a la colicina reprimiendo o eliminando los genes de estas proteínas. Estas células resistentes pueden sufrir la falta de un nutriente clave (como el hierro o una vitamina B ), pero se benefician al no morir. Las colicinas exhiben una 'cinética de muerte de 1 golpe' [ cita requerida ] que no significa necesariamente que una sola molécula sea suficiente para matar, pero ciertamente que solo se necesita una pequeña cantidad. En su discurso del Premio Nobel de 1969, Salvador E. Luria especuló que las colicinas solo podían ser así de tóxicas al causar un efecto dominó que desestabilizaba la membrana celular. [7] No estaba del todo en lo cierto, pero las colicinas formadoras de poros despolarizan la membrana y, por lo tanto, eliminan la fuente de energía de la célula. Las colicinas son toxinas muy eficaces .
Organización genética
Prácticamente todas las colicinas se transportan en plásmidos . Las dos clases generales de plásmidos colicinogénicos son plásmidos grandes con un número de copias bajo y plásmidos pequeños con un número de copias alto. Los plásmidos más grandes llevan otros genes, además del operón colicina. Los operones de colicina generalmente están organizados con varios genes principales . Estos incluyen un gen de inmunidad, un gen estructural de colicina y una proteína de liberación de bacteriocina (BRP) o gen de lisis . El gen de inmunidad a menudo se produce de manera constitutiva, mientras que el BRP generalmente se produce solo como una lectura completa del codón de terminación en el gen estructural de colicina. La colicina en sí es reprimida por la respuesta SOS y también puede regularse de otras formas.
La retención del plásmido de colicina es muy importante para las células que viven con sus parientes, ya que si una célula pierde el gen de inmunidad, rápidamente se vuelve susceptible de destrucción por la colicina circulante. Al mismo tiempo, la colicina solo se libera de una célula productora mediante el uso de la proteína de lisis, lo que provoca la muerte de esa célula. Este mecanismo de producción suicida parecería muy costoso, excepto por el hecho de que está regulado por la respuesta SOS , que responde a un daño significativo del ADN . En resumen, la producción de colicina solo puede ocurrir en células terminales. El Grupo de Investigación del Profesor Kleanthous de la Universidad de Oxford estudia las colicinas extensamente como un sistema modelo para caracterizar e investigar las interacciones y el reconocimiento proteína-proteína. [8]
La base de datos BACTIBASE [9] [10] es una base de datos de acceso abierto para bacteriocinas, incluidas las colicinas ( ver lista completa ).
Referencias
- ^ * Feldgarden M, Riley MA (1999). "Los efectos fenotípicos y de aptitud de la resistencia a la colicina en Escherichia coli K-12". Evolución . 53 (4): 1019–27. doi : 10.2307 / 2640807 . JSTOR 2640807 .
- ^ Kang C, Postle K, Chen G, Park H, Youn B, Hilsenbeck JL (2004). "Estructura cristalina de la proteína bacteriana citotóxica colicina B a una resolución de 2,5 A" . Mol. Microbiol . 51 (3): 711-20. doi : 10.1111 / j.1365-2958.2003.03884.x . PMID 14731273 .
- ^ Cramer WA, Zakharov SD, Antonenko YN, Kotova EA (2004). "Sobre el papel de los lípidos en la formación de poros de colicina". Biochim. Biophys. Acta . 1666 (1): 239–49. doi : 10.1016 / j.bbamem.2004.07.001 . PMID 15519318 .
- ^ Cascales y col. (2007). Biología de la colicina . Microbio. y Mol. Bio. Rev. 71 (1), 158-229. Resumen pdf
- ^ Cao Z, Klebba PE (2002). "Mecanismos de unión y transporte de colicina a través de porinas de la membrana externa". Biochimie . 84 (5–6): 399–412. doi : 10.1016 / S0300-9084 (02) 01455-4 . PMID 12423783 .
- ^ van den Elzen PJ, Veltkamp E, Nijkamp HJ, Walters HH (1983). "Estructura molecular y función del gen de la bacteriocina y la proteína bacteriocina del plásmido Clo DF13" . Ácidos nucleicos Res . 11 (8): 2465–2477. doi : 10.1093 / nar / 11.8.2465 . PMC 325896 . PMID 6344017 .
- ^ Luria, SE (1969) Conferencia Nobel
- ^ "Grupo de investigación Kleanthous" . Consultado el 23 de mayo de 2017 .
- ^ Hammami R, Zouhir A, Ben Hamida J, Fliss I (2007). "BACTIBASE: una nueva base de datos accesible en la web para la caracterización de bacteriocina" . Microbiología BMC . 7 : 89. doi : 10.1186 / 1471-2180-7-89 . PMC 2211298 . PMID 17941971 .
- ^ Hammami R, Zouhir A, Le Lay C, Ben Hamida J, Fliss I (2010). "Segunda versión de BACTIBASE: una base de datos y una plataforma de herramientas para la caracterización de bacteriocina" . Microbiología BMC . 10 : 22. doi : 10.1186 / 1471-2180-10-22 . PMC 2824694 . PMID 20105292 .
enlaces externos
- Mecanismos moleculares de la evolución de la colicina pdf
- La colicina Y recientemente caracterizada proporciona evidencia de selección positiva en la diversificación de la colicina formadora de poros
- Base de datos OPM de colicina
- Páginas interactivas en 3D sobre colicinas
- Listado de bases de datos de clasificación de transporte para colicina
- Listado de colicina del Protein Data Bank