El sistema de secreción bacteriano de tipo IV , también conocido como sistema de secreción de tipo IV o T4SS , es un complejo de proteínas de secreción que se encuentra en bacterias gram negativas , bacterias gram positivas y arqueas . Es capaz de transportar proteínas y ADN a través de la membrana celular . [1] El sistema de secreción de tipo IV es solo uno de los muchos sistemas de secreción bacteriana . Los sistemas de secreción de tipo IV están relacionados con la maquinaria de conjugación que generalmente implica un sistema de secreción de un solo paso y el uso de un pilus . [2]Los sistemas de secreción de tipo IV se utilizan para la conjugación, el intercambio de ADN con el espacio extracelular y para la entrega de proteínas a las células diana . El sistema de secreción de tipo IV se divide en tipo IVA y tipo IVB según la ascendencia genética .
Casos notables del sistema de secreción de tipo IV incluyen la inserción del plásmido en las plantas de Agrobacterium tumefaciens , los toxina métodos de entrega de Bordetella pertussis ( tos ferina ) y Legionella pneumophila ( enfermedad del legionario ), y el pilus F sexo .
Función
El sistema de secreción de tipo IV es un complejo de proteínas que se encuentra en los procariotas y se usa para transportar ADN , proteínas o moléculas efectoras desde el citoplasma hasta el espacio extracelular más allá de la célula. [1] El sistema de secreción de tipo IV está relacionado con la maquinaria de conjugación procariota . [2] Los sistemas de secreción de tipo IV son un grupo muy versátil, presente en bacterias Gram positivas , bacterias Gram negativas y arqueas . Por lo general, implican un solo paso que utiliza un pilus, aunque existen excepciones. [3]
Los sistemas de secreción de tipo IV son muy diversos, con una variedad de funciones y tipos debido a diferentes caminos evolutivos. Principalmente, los sistemas de secreción de tipo IV se agrupan en función de la similitud estructural y genética y solo están relacionados de forma lejana entre sí. Los sistemas de tipo IVA son similares al sistema VirB / D4 de Agrobacterium tumefaciens . Los sistemas de tipo IVB son similares a los sistemas Dot / Icm que se encuentran en patógenos intracelulares como Legionella pneumophila . Los "otros" sistemas de tipo no se parecen ni a IVA ni a IVB. [3] Los tipos son genéticamente distintos y usan conjuntos de proteínas separados, sin embargo, las proteínas entre los conjuntos tienen fuertes homologías entre sí, lo que las lleva a funcionar de manera similar. [1]
Los sistemas de secreción de tipo IV también se clasifican según su función en tres tipos principales. Sistemas conjugativos: se utilizan para la transferencia de ADN a través del contacto de célula a célula (un proceso llamado conjugación ); Sistemas de liberación y captación de ADN: se utilizan para intercambiar ADN con el entorno extracelular (un proceso llamado transformación ); y sistemas efectores : se utilizan para transferir proteínas a las células diana. [4] Tanto los sistemas conjugativos como los de liberación y captación de ADN juegan un papel importante en la transferencia horizontal de genes , lo que permite que los procariotas se adapten a su entorno, como desarrollar resistencia a los antibióticos . [5] Los sistemas efectores permiten la interacción entre microbios y organismos más grandes. Los sistemas efectores se utilizan como método de liberación de toxinas por muchos patógenos humanos como Helicobacter pylori (úlceras de estómago), tos ferina y enfermedad del legionario . [1]
Estructura
Actualmente, solo se describe bien la estructura de los sistemas de secreción de tipo IVA, que ocurren en bacterias gramnegativas. Está compuesto por 12 subunidades de proteínas, VirB1 - VirB11 y VirD4, cuyas analogías existen en todos los sistemas de tipo IVA. [1] Los componentes del sistema de secreción de tipo 4 se pueden separar en 3 grupos: el andamio del canal de translocación, las ATPasas y los pilus.
El andamio del canal de translocación es la parte de la maquinaria que crea el canal entre el espacio extracelular y el citoplasma a través de las membranas interna y externa , y contiene VirB6 - VirB10. El complejo central del andamio está compuesto por 14 copias de VirB7, VirB9 y VirB10 que forman un canal cilíndrico que atraviesa ambas membranas y conecta el citoplasma con el espacio extracelular. [6]
Una sola proteína, VirB10, es integral tanto en la membrana interna como en la externa. Se inserta en la membrana externa utilizando una estructura de cilindro α-helicoidal que ayuda a formar un canal entre las dos membranas. [7] Hay una abertura en el extremo citoplásmico del canal que es seguida por una cámara grande y una segunda abertura. La segunda abertura requiere un cambio conformacional para permitir el paso del sustrato desde el citoplasma al canal. [1] Se cree que VirB6 o VirB8 forman el poro de la membrana interna, ya que son proteínas integrales en la membrana interna y tienen contacto directo con el sustrato . [8]
Las ATPasas consisten en VirB4, VirB11 y VirD4, que impulsan el movimiento del sustrato a través del canal y proporcionan energía al sistema. VirB11 pertenece a una clase de transportadores transmembrana llamados "ATPasas de tráfico". VirB4 no está bien caracterizado. [9] [1]
El pilus está compuesto por VirB2 y VirB5, siendo VirB2 el componente principal. [1] En A. tumefaciens , el pilus mide entre 8 y 12 nm de diámetro y menos de un µm de longitud. F pili , otro tipo de pilus comúnmente examinado, son mucho más largos con una longitud de 2-20 µm. [2]
Mecanismo
Debido a la amplia variedad de sistemas de secreción de tipo IV tanto en su origen como en su función, es difícil establecer de manera muy mecanicista sobre el grupo en su conjunto.
En general, después de empaquetar el ADN en un sistema conjugativo, los análogos de ATPasa lo reclutan a la proteína de acoplamiento VirD4 y luego se transloca a través del pilus. [3] En A. tumefaciens específicamente, el ADN pasa a través de una cadena caracterizada de enzimas antes de llegar al pilus. El ADN es reclutado por VirD4, luego VirB11, luego a las proteínas intermembrana (VirB6 y VirB8), movido a VirB9 y finalmente enviado al pilus (VirB2). [10] [1]
Referencias
- ↑ a b c d e f g h i Wallden K, Rivera-Calzada A, Waksman G (septiembre de 2010). "Sistemas de secreción tipo IV: versatilidad y diversidad de funciones" . Microbiología celular . 12 (9): 1203–12. doi : 10.1111 / j.1462-5822.2010.01499.x . PMC 3070162 . PMID 20642798 .
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