La filamentación es el crecimiento anómalo de ciertas bacterias , como Escherichia coli , en el que las células continúan alargándose pero no se dividen (sin formación de septos ). Las células que resultan del alargamiento sin división tienen múltiples copias cromosómicas. [1] En ausencia de antibióticos u otros factores estresantes , la filamentación ocurre con una frecuencia baja en las poblaciones bacterianas (4-8% de filamentos cortos y 0-5% de filamentos largos en cultivos de 1 a 8 horas), [2] el aumento longitud celular que protege a las bacterias de la depredación de protozoos y la fagocitosis de neutrófilos al hacer que la ingestión de las células más difícil. [1] [2] [3] [4] También se cree que la filamentación protege a las bacterias de los antibióticos y está asociada con otros aspectos de la virulencia bacteriana , como la formación de biopelículas . [5] [6] El número y la longitud de los filamentos dentro de una población bacteriana aumenta cuando las bacterias se tratan con diversos agentes químicos y físicos (por ejemplo , antibióticos inhibidores de la síntesis de ADN , luz ultravioleta ). [2] Algunos de los genes clave involucrados en la filamentación en E. coli incluyen sulA y minCD . [7]
Formación de filamentos
Filamentación inducida por antibióticos
Algunos inhibidores de la síntesis de peptidoglicanos (por ejemplo , cefuroxima , ceftazidima ) inducen la filamentación al inhibir las proteínas de unión a penicilina (PBP) responsables de la reticulación del peptidoglicano en la pared septal (por ejemplo, PBP3 en E. coli y P. aeruginosa ). Debido a que las PBP responsables de la síntesis de la pared lateral son relativamente poco afectadas por la cefuroxima y la ceftazidima, el alargamiento celular procede sin división celular y se observa filamentación. [2] [8]
Los antibióticos que inhiben la síntesis de ADN y que dañan el ADN (por ejemplo , metronidazol , mitomicina C , fluoroquinolonas , novobiocina ) inducen la filamentación a través de la respuesta SOS . La respuesta SOS inhibe la formación del tabique hasta que se pueda reparar el ADN, lo que detiene la transmisión del ADN dañado a la progenie. Las bacterias inhiben la tabicación al sintetizar la proteína SulA, un inhibidor de FtsZ que detiene la formación del anillo Z, deteniendo así el reclutamiento y la activación de PBP3. [2] [9] Si las bacterias se ven privadas de la nucleobase timina mediante el tratamiento con inhibidores de la síntesis de ácido fólico (por ejemplo, trimetoprima ), esto también interrumpe la síntesis de ADN e induce la filamentación mediada por SOS. La obstrucción directa de la formación del anillo Z por SulA y otros inhibidores de FtsZ (por ejemplo, berberina ) también induce la filamentación. [2] [10]
Algunos inhibidores de la síntesis de proteínas (por ejemplo, kanamicina ), inhibidores de la síntesis de ARN (por ejemplo, biciclomicina ) y disruptores de membrana (por ejemplo , daptomicina , polimixina B ) también causan filamentación, pero estos filamentos son mucho más cortos que los filamentos inducidos por los antibióticos anteriores. [2]
Filamentación inducida por luz ultravioleta
La luz ultravioleta daña el ADN bacteriano e induce la filamentación a través de la respuesta SOS . [2] [11]
Filamentación inducida por el metabolismo y la nutrición
Los cambios nutricionales también pueden causar filamentación bacteriana. [7] Por ejemplo, si las bacterias se ven privadas de la nucleobase timina por inanición, esto altera la síntesis de ADN e induce la filamentación mediada por SOS. [2] [12] La filamentación también puede ser inducida por otras vías que afectan la síntesis de timidilato . Por ejemplo, la pérdida parcial de la actividad de la dihidrofolato reductasa (DHFR) provoca una filamentación reversible. [13] El DHFR tiene un papel fundamental en la regulación de la cantidad de tetrahidrofolato que es esencial para la síntesis de purina y timidilato. La actividad de la DHFR puede inhibirse por mutaciones o por altas concentraciones del antibiótico trimetoprima (ver filamentación inducida por antibióticos más arriba).
Ver también
- Plasticidad morfológica bacteriana
- Bacterias filamentosas segmentadas
Referencias
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