Sistemas de secreción en bacterias

Por Ayala Guerraro, Delgado Cortes, Oloarte Pulido, Ortiz Hernandez y Rojo Muñiz

INTRODUCCIÓN

Transporte Simple

• Una proteína transmembranal

Traslocación de grupo (fosfotransferasas)

• Serie de proteínas que cooperan en el sistema de transporte

Sistema ABC

• Una proteína de unión al sustrato, un transportador integrado en la membrana y una proteína que hidroliza ATP

Sistemas de transporte procariota

Traslocación de grupo o sistema de las fosfotransferasas (PTS)

Sistemas de transportes de solutos en procariotas

Sistema de secreción tipo II

• El SSTII es responsable de secretar una gran cantidad de enzimas hidrolíticas y toxinas.

• Las proteínas secretadas por este sistema, dependen del sistema Sec para el transporte inicial en el periplasma.

• Pasan por la membrana externa a través de un complejo multimérico de proteínas secretinas.

• Otras 10-15 proteínas de la membrana interior y exterior forman el aparato de secreción completo, muchas con función aún desconocida.

Sistema de secreción tipo II (SSTII)

Modelo del mecanismo de translocación a través de la MI por el sistema Sec. En el paso a) la proteína chaperona SecB se une a una preproteína naciente en el citosol, estabilizando su conformación desplegada (paso 2a). El complejo binario SecB-preproteína es dirigido hacia la translocasa SecYEG unida a SecA (paso 3a), o bien, primero se asocia con SecA (paso 2b) y después se dirige a la MI a reemplazar a SecA unida a SecYEG (paso 3b). En el paso 4 se une la secuencia señal a SecA, lo cual estabiliza la interacción SecB-SecA y la preproteína se transfiere a SecA. La unión de ATP por SecA promueve el inicio de la translocación y la liberación de SecB del complejo ternario (paso 5)

Sistema de secreción tipo lll

La infección, ya sea de los tejidos animales o de plantas, destruye las barreras naturales, para invadir tejido y multiplicarse en el nuevo habitad «conquistado»

El sistema d secreción tipo lll de bacterias patógenas puede considerarse como una estructura que combate el sistema de inmunidad innata del huésped, para diseminarse a expensas de este, y producir patologías muy variadas en los huéspedes.

Sistema de secreción tipo III

• La enfermedad es el resultado de la multiplicación bacteriana y de la ruptura del equilibrio entre las defensas del hospedero y la expresión de los factores de virulencia de la bacteria.

• Muchos patógenos humanos han desarrollado mecanismos para entrar y multiplicarse en los tejidos del huésped.

• Las estrategias que los patógenos emplean son muy diversas y frecuentemente, producen síntomas semejantes.

Mecanismos del proceso infeccioso:• La adherencia microbiana• La secreción de toxinas al medio extracelular• La inyección de factores de virulencia a la célula

hospedera.

Sistema de secreción tipo III

Los sistemas de secreción tipo lll

Estructuras que combaten el sistema de inmunidad innata del hospedero y proliferar a expensas del huésped.

La estructura proteica forma un conducto entre la célula bacteriana y la eucariota.

El sistema libera proteínas especializadas llamadas «efectores» de manera rápida y masiva

Estas proteínas son inyectadas a la célula hospedera eucariota

• Los patógenos se distinguen de los que no lo son, por la presencia de los genes que codifican para proteínas asociadas con patogénesis, que frecuentemente se organizan en conjuntos de genes llamados islas de patogenicidad.

Sistema de secreción tipo III

• Como resultado, a pesar de una variedad de síntomas y enfermedades en humanos, animales y plantas provocadas por bacterias patógenas invasivas, o no invasivas, los patógenos filogenéticamente distantes contienen genes estrechamente relacionados.

Este aspecto es particularmente evidente para un grupo de aproximadamente 20-26 genes que en conjunto codifican para uno de los mas recientes, aun no completamente dilucidado mecanismo denominado: sistema de secreción tipo lll

Bacteria (localizada al exterior) en contacto con la célula eucariota

Libera proteínas (efectores) hacia el citosol de la célula hospedera

La envoltura celular de la bacteria Gram negativa la conforman dos membranas y la capa de péptido glucano.Los procariontes han

evolucionado un estructura «supramolecular» que la atraviesa,

Este canal corresponde al SSTT

Por este mecanismo:

En intimo contacto con la célula eucariota

Por lo tanto, para que las proteínas puedan ser exportadas al exterior

Sistema de secreción tipo lV.

Los T4SS constituyen una familia de transportadores macromoleculares capaces de transportar distintas moléculas de la bacteria al exterior a través de las membranas bacterianas.Existen tres grandes grupos:

a) Los T4SS conjugativos (T4SSc). b) Los T4SS patogénicos (T4SSp). c) Los T4SS que transportan DNA a/desde el medio (T4SSd).

Los T4SS capaces de transportar tanto proteínas como DNA.

Sistema de secreción tipo IV

Componentes proteicos

Sustratos y señal de secreción

Sistema de secreción tipo VA través de este sistema se exportan proteínas con diferentes funciones

incluyendo proteasas, toxinas, adhesinas e invasinas.

También llamado sistema autotransportador, ya que implica el uso del sistema Sec para cruzar la membrana interior. Las proteínas que usan esta ruta pueden formar barril-β con su terminal C, que se inserta en la membrana externa permitiendo al resto del péptido alcanzar el exterior celular. Se cree que los remanentes de los autotransportadores dieron lugar a las porinas.

Sistema de secreción tipo V

La proteína a secretarse tiene 3 dominios: la secuencia señal, el dominio pasajero y el dominio β en el carboxilo terminal.

El péptido líder dirige la secreción vía el sistema Sec y se procesa en la cara periplásmica de la membrana interna.

El dominio β del intermediario periplásmico adquiere la conformación de barril- β y se inserta en la membrana externa para formar el poro.

Se transloca el dominio pasajero a la superficie celular en donde puede permanecer unido o bien procesarse.

Sistema de secreción tipo V

Sistema de secreción tipo VILas proteínas secretadas por el sistema de

tipo VI carecen de secuencias de señalización de terminal N y, por tanto,

presumiblemente no atraviesan la vía Sec.

• El sistema de secreción tipo VI (T6SS) está presente en bacterias Gram-negativas tanto patógenas como simbióticas que interactúan con eucariotas.

• Los productos génicos del T6SS que no son secretados contribuyen al proceso de translocación, suministrando la energía necesaria para impulsar a los sustratos a través del canal de secreción..

Sistema de secreción tipo VI (T6SS)

Traslocación de efectores y dominios-efectores

La mayoría de los componentes conocidos hasta la fecha no son secretados pero son necesarios para la secreción de:VgrG y Hcp proteína característica de T6SS funcionales, la proteína Hcp es la responsable de la formación del anillo hexamerico característico de T6SS el cual fácilmente polimeriza y forma el conducto del sistema de secreción

Sistema de secreción tipo VI

• Comparten características con el complejo de inyección del bacteriófago T4, específicamente las proteínas VgrG, que se relacionan con el dispositivo de perforación del bacteriófago, empleado para punzar e insertar el ADN del fago

• Debido a que la estructura macromolecular de T6SS todavía no se ha resuelto, no se sabe cómo T6SS se ensambla o como secreta a los efectores, aunque la evidencia experimental apoya un modelo de T6SS que imita el mecanismo de secreción del bacteriófago T4

Componentes estructurales de T6SS

En las bacterias Gram-negativas, las proteínas a translocarse tienen que atravesar dos membranas separadas por el espacio periplásmico y la pared de peptidoglicano

En bacterias Gram-positivas la secreción de proteínas requiere el transporte a través de una sola membrana, por lo que algunos géneros se utilizan industrialmente para la producción de ciertas proteínas extracelulares.

Las bacterias, así como las mitocondrias y los cloroplastos, también usan muchos otros sistemas de transporte, uno de ellos es la formación de vesículas en la membrana externa

Las vías que utilizan sistema Sec, se pueden subdividir en dos clases: Sec-dependientes y Sec-independientes, la diferencia es que en las dependientes, presentan una secuencia señal, mientras que en las independientes, los sustratos se pueden translocar directamente desde el citosol hasta el exterior celular sin que exista un intermediario periplásmico, ni una secuencia señal.

Conclusiones