El sistema de secreción de tipo VI ( T6SS ) es una máquina molecular utilizada por una amplia gama de especies de bacterias Gram negativas para transportar proteínas desde el interior ( citoplasma o citosol ) de una célula bacteriana a través de la envoltura celular hacia una célula diana adyacente. Aunque a menudo se informó que el T6SS fue descubierto en 2006 por investigadores que estudiaban el agente causante del cólera , Vibrio cholerae , el primer estudio que demuestra que los genes T6SS codifican un aparato de exportación de proteínas se publicó en 2004, en un estudio de la secreción de proteínas por el patógeno de los peces. Edwardsiella tarda . [1] [2] [3]
Desde entonces, se han encontrado sistemas de secreción de Tipo VI en una cuarta parte de todos los genomas proteobacterianos , incluidos patógenos de animales, plantas y humanos, así como bacterias del suelo, ambientales o marinas. [4] Si bien la mayoría de los primeros estudios sobre la secreción de tipo VI se centraron en su papel en la patogénesis de organismos superiores, ahora se sabe que funciona principalmente en el antagonismo interbacteriano. [3]
Estructura y mecanismo
Se cree que el T6SS se asemeja a un fago invertido que se extiende hacia afuera desde la superficie de la célula bacteriana. Consiste en 14 proteínas que se ensamblan en tres subcomplejos: un túbulo similar a una cola de fago, una estructura similar a una placa base de fago y un complejo de membrana que abarca la envoltura celular. Estos tres subcomplejos trabajan juntos para transportar proteínas a través de la envoltura de la célula bacteriana y dentro de una célula diana a través de un mecanismo contráctil [5].
Como una cola de fago
El componente en forma de cola de fago del T6SS es una estructura tubular dinámica que se somete a ciclos de montaje y desmontaje. Puede tener una longitud de hasta 600 nm y se ha visualizado extendiéndose a través del citoplasma bacteriano en micrografías electrónicas. [6] Los túbulos consisten en unidades repetidas de las proteínas TssA y TssB (VipA / VipB) dispuestas como una vaina alrededor de un tubo construido a partir de anillos hexaméricos apilados de la proteína corregulada por hemolisina (Hcp). [7] [8] En la punta del tubo Hcp se encuentra un trímero de la proteína VgrG en forma de espiga de cola de fago, que a su vez está cubierta por una proteína puntiaguda que contiene el dominio PAAR. [9] Se cree que la contracción de la vaina impulsa el tubo Hcp, VgrG y sustratos asociados fuera de la célula bacteriana, donde el pico VgrG / PAAR facilita la penetración de la membrana de una célula vecina. La estructura del túbulo se desmantela mediante la acción de la proteína ClpV que degrada el ATP, que se encuentra en la base del túbulo. [8]
Plato base
El túbulo en forma de cola de fago del T6SS se ensambla en una estructura análoga a las placas base del bacteriófago. Consiste en las proteínas TssE, TssF, TssG y TssK. La placa base y el complejo en forma de cola de fago interactúan en el citoplasma bacteriano y luego son reclutados a la envoltura celular por el complejo de membrana. [5]
Membrana
El complejo de membrana T6SS es responsable de anclar el aparato a la membrana celular y proporciona el canal a través del cual los sustratos son propulsados por la contracción del túbulo en forma de cola de fago. [5] Este gran complejo (1,7 md) se forma a partir de 10 unidades de interacción de un heterotrímero que contiene TssJ, TssM y TssL. Se cree que se extiende desde la membrana interna hasta la membrana externa de la envoltura celular de las bacterias Gram negativas, formando un canal que se abre y se cierra con un mecanismo único similar al iris. [10]
Reconocimiento de sustrato
A diferencia de los sustratos de otros sistemas de secreción (como la vía secretora general o los sistemas de secreción III y IV), no se sabe que los de T6SS tengan características de identificación universal. En cambio, se reconocen y seleccionan para su secreción a través de uno de los dos componentes estructurales del aparato. Una clase de sustratos se une dentro del poro de un hexámero de Hcp. [11] Dado que los sustratos son inestables en ausencia de esta interacción, se cree que los complejos sustrato-Hcp se secretan juntos, en lugar de que Hcp sirva como un túbulo pasivo a través del cual pasan los sustratos. Los miembros de la segunda clase de sustratos se dirigen a la secreción a través de la interacción con la proteína VgrG en forma de espiga de cola de fago. Estos sustratos son a menudo proteínas modulares, como las toxinas Rhs , que poseen dominio PAAR para la interacción con VgrG en un extremo. [12] También hay casos en los que una VgrG y un sustrato son parte de la misma proteína. [ cita requerida ]
Anti-eucariota
Aunque la función ancestral del T6SS parece apuntar a bacterias, se han identificado un puñado de sistemas que han evolucionado para apuntar a células eucariotas. En general, estos sistemas dirigidos a eucariotas están involucrados en causar enfermedades. Por ejemplo, el patógeno intracelular Francisella tularensis requiere la actividad de un T6SS para escapar de los fagosomas y replicarse en el citoplasma de los macrófagos. [13] Aún se desconoce el mecanismo por el cual las proteínas secretadas facilitan la virulencia de F. tularensis . El T6SS de Vibrio cholerae tiene un doble papel, pudiendo dirigirse tanto a células bacterianas como eucariotas. [14] Al menos un sustrato que secreta está especializado para la focalización de células eucariotas, y funciona entrecruzando la proteína actina del citoesqueleto. [15] Burkholderia pseudomallei y Edwardsiella tarda son otros dos organismos que poseen un T6SS que parece dedicado a la focalización eucariota. El T6SS del patógeno vegetal Xanthomonas citri lo protege de la ameba depredadora Dictyostelium discoideum . [dieciséis]
Antibacteriano
Se ha demostrado que una amplia gama de bacterias gramnegativas tienen T6SS antibacterianos, incluidos patógenos oportunistas como Pseudomonas aeruginosa , [17] especies comensales obligadas que habitan el intestino humano ( Bacteroides spp.), [18] y bacterias asociadas a plantas como como Agrobacterium tumefaciens . [19] Estos sistemas ejercen actividad antibacteriana a través de la función de sus sustratos secretados. [3] Todas las proteínas T6SS dirigidas a bacterias caracterizadas actúan como toxinas, ya sea matando o previniendo el crecimiento de las células diana. Los mecanismos de toxicidad hacia las células diana exhibidos por los sustratos de T6SS son diversos, pero por lo general implican el direccionamiento de estructuras bacterianas altamente conservadas, incluida la degradación de la pared celular a través de la actividad amidasa o glucohidrolasa, la alteración de las membranas celulares a través de la actividad de la lipasa o la formación de poros, escisión del ADN y degradación del metabolito esencial NAD +. [3] [20] Las especies bacterianas positivas a T6SS previenen la intoxicación mediada por T6SS hacia las células propias y de parentesco al producir proteínas inmunitarias específicas para cada toxina secretada. Las proteínas de la inmunidad funcionan uniéndose a las proteínas de la toxina, a menudo en su sitio activo, bloqueando así su actividad. [21] [3]
Regulación
Sistema GacS / Rsm
Se han realizado algunas investigaciones sobre la regulación de T6SS mediante sistemas de dos componentes . En P. aeruginosa , se ha observado que el sistema de dos componentes GacS / Rsm está involucrado en la regulación del sistema de secreción de tipo VI. Este sistema regula la expresión de pequeñas moléculas de ARN reguladoras Rsm y también se ha implicado en la formación de biopelículas . Tras la estimulación de la vía GacS / Rsm, un aumento en las moléculas de Rsm conduce a la inhibición de la proteína de unión a ARNm RsmA. RsmA es un inhibidor de la traducción que se une a secuencias cercanas al sitio de unión al ribosoma para la expresión del gen T6SS. Este nivel de regulación también se ha observado en P. fluorescens y P. syringae . [22] [23]
La detección de quórum
Hay varios ejemplos en los que la detección de quórum regula T6SS. En estudios de Vibrio cholerae T6SS, se ha observado que el serotipo O37 tiene una alta expresión del gen vas . Los serotipos O139 y O1, por otro lado, exhiben lo contrario, con una expresión génica de vas marcadamente baja . Se ha sugerido que las diferencias en la expresión se pueden atribuir a diferencias en los niveles de detección de quórum. En Vibrio cholerae , las señales del autoinductor-1 (AI-1) son detectadas por LuxQ, un sensor quinasa . LuxQ activa LuxU, que luego actúa sobre LuxO, una proteína de unión al ADN que reprime la expresión del gen HapR . Se cree que las deleciones de HapR de LuxO dieron como resultado una fuerte inducción de la expresión del gen vas y, por lo tanto, la expresión de T6SS, lo que demuestra que T6SS está regulado de alguna forma por la detección de quórum. [24] Sin embargo, las cepas O1 con deleciones LuxO todavía tenían T6SS relativamente inactivo en comparación con la cepa O37, lo que sugiere que también están involucrados factores adicionales. [25]
Ver también
- La detección de quórum
- Secreción
- Sistema regulatorio de dos componentes
Referencias
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enlaces externos
- Cell Press: contraataque de secreción de tipo VI durante las interacciones célula-célula bacteriana