Vesícula de membrana externa
Vesículas liberadas de las membranas externas de bacterias Gram negativas
Micrografía electrónica de transmisión de vesículas de membrana externa (OMV) (tamaño 80–90 nm, diámetro) liberadas por el patógeno humano Salmonella 3,10:r:- en íleon de pollo, in vivo . Se propuso que las OMV se "desprendieran" de grandes protuberancias periplásmicas bacterianas, llamadas orgánulos periplásmicos (PO) con la ayuda de un ensamblaje tipo "tubo de burbujas" de aproximadamente cuatro complejos de remaches injectisomales de secreción tipo III (remachando la membrana externa y celular bacteriana para permitir que los bolsillos de periplasma se expandan en PO). Esto permite el tráfico de vesículas de membrana de OMV de bacterias gramnegativas para acoplarse a la membrana de la célula epitelial del huésped (microvellosidades), propuesto para translocar moléculas de señal del patógeno a las células huésped en la interfaz huésped-patógeno .

Las vesículas de membrana externa ( OMV ) son vesículas liberadas de las membranas externas de las bacterias Gram-negativas . Si bien las bacterias Gram-positivas también liberan vesículas, esas vesículas caen dentro de la categoría más amplia de vesículas de membrana bacteriana (MV). Las OMV fueron las primeras MV en ser descubiertas, y se distinguen de las vesículas de membrana interna externa (OIMV), que son vesículas bacterianas gramnegativas que contienen porciones de la membrana bacteriana externa e interna. [1] Las vesículas de membrana externa fueron descubiertas y caracterizadas por primera vez usando microscopía electrónica de transmisión [2] por el científico indio Prof. Smriti Narayan Chatterjee y J. Das en 1966-67. [3] [4] A las OMV se les atribuye la funcionalidad de proporcionar una manera de comunicarse entre ellas, con otros microorganismos en su entorno y con el huésped. Estas vesículas participan en el tráfico de sustancias bioquímicas de señalización celular bacteriana , que pueden incluir ADN , ARN , proteínas , endotoxinas y moléculas de virulencia relacionadas . Esta comunicación ocurre en cultivos microbianos en los océanos, [5] en el interior de animales, plantas e incluso en el interior del cuerpo humano. [6]

Las bacterias gramnegativas despliegan su periplasma para secretar OMV para el tráfico de bioquímicos bacterianos a células diana en su entorno. Las OMV también pueden transportar lipopolisacáridos endotóxicos que pueden contribuir a procesos patológicos en su huésped. [7] [8] Este mecanismo imparte una variedad de beneficios como la entrega a larga distancia de carga secretora bacteriana con degradación hidrolítica y dilución extracelular minimizadas, también complementadas con otras moléculas de apoyo (por ejemplo, factores de virulencia) para lograr un trabajo específico y, sin embargo, mantener una distancia segura del arsenal de defensa de las células diana. Las señales bioquímicas traficadas por OMV pueden variar en gran medida durante situaciones de "guerra y paz". En colonias bacterianas "complacientes", las OMV pueden usarse para transportar ADN a microbios "relacionados" para transformaciones genéticas, y también translocar moléculas de señalización celular para detección de quórum y formación de biopelículas . Durante el "desafío" de otros tipos de células alrededor, las OMV pueden ser preferidas para transportar enzimas de degradación y subversión. Asimismo, las OMV pueden contener más proteínas de invasión en la interfaz huésped-patógeno (Fig. 1). Se espera que los factores ambientales alrededor de los microbios secretores sean responsables de inducir a estas bacterias a sintetizar y secretar OMV específicamente enriquecidos, adecuados fisiológicamente para la tarea inmediata. Por lo tanto, las OMV bacterianas, al ser inmunomoduladores fuertes , [9] pueden manipularse por sus contenidos inmunogénicos y utilizarse como potentes vacunas libres de patógenos [10] para inmunizar a humanos y animales contra infecciones amenazantes . VA-MENGOC-BC y Bexsero contra la meningitis son actualmente las únicas vacunas OMV aprobadas en los EE. UU., aunque una vacuna OMV para la gonorrea está buscando aprobación. [11] [12]

Biogénesis y movimiento

Las bacterias gramnegativas tienen un doble conjunto de bicapas lipídicas . Una bicapa interna, la membrana celular interna , encierra el citoplasma o citosol . Rodeando esta membrana celular interna hay una segunda bicapa llamada membrana externa bacteriana . El compartimento o espacio entre estas dos membranas se llama periplasma o espacio periplásmico . Además, hay una pared celular firme que consiste en una capa de peptidoglicano , que rodea la membrana celular y ocupa el espacio periplásmico. La capa de peptidoglicano proporciona cierta rigidez para mantener la forma de la célula bacteriana, además de proteger al microbio contra entornos desafiantes.

El primer paso en la biogénesis de las OMV bacterianas gramnegativas, [13] es el abultamiento de la membrana externa por encima de la capa de peptidoglicano. Se cree que la acumulación de fosfolípidos en el exterior de la membrana externa es la base de este abultamiento hacia afuera de la membrana externa. [14] Esta acumulación de fosfolípidos puede ser regulada por el sistema de transporte ABC VacJ/Yrb que transfiere fosfolípidos desde el exterior de la OMV al lado interno. [14] Además, las condiciones ambientales como el agotamiento de azufre pueden desencadenar un estado de sobreproducción de fosfolípidos que causa un aumento de la liberación de OMV. [15]

La liberación real de la vesícula de la membrana externa aún no está clara. Es probable que las estructuras de la vesícula puedan liberarse espontáneamente. Alternativamente, se ha sugerido que algunas proteínas "remachan" las membranas externa y celular juntas, de modo que el bulto periplásmico sobresale como un bolsillo "globo" de periplasma inflado desde la superficie de la membrana externa. La difusión lateral de "complejos de remaches" puede ayudar a separar grandes bultos de periplasma como OMV. [16]

La dispersión de vesículas de membrana bacteriana a lo largo de la superficie celular se midió en Escherichia coli viva , bacteria comensal común en el intestino humano. El tratamiento con antibióticos alteró la dinámica de las vesículas, la afinidad vesícula-membrana y las propiedades de la superficie de las membranas celulares, mejorando generalmente el transporte de vesículas a lo largo de las superficies de las membranas bacterianas y sugiriendo que sus propiedades de movimiento podrían ser una señal de estrés antibiótico. [17] A pesar de este primer seguimiento cuantitativo de alta resolución de OMV bacterianas, aún se espera trabajo experimental detallado para comprender la biomecánica de la biogénesis y el transporte de OMV. Las OMV también están bajo el foco de la investigación actual en exocitosis en procariotas a través del tráfico de vesículas de membrana externa para señalización celular intra-especie, inter-especie e inter-reino , que está programado para cambiar nuestra mentalidad sobre la virulencia de los microbios, las interacciones huésped-patógeno y las interrelaciones entre la variedad de especies en el ecosistema de la Tierra .

Véase también

Referencias

  1. ^ Toyofuku, Masanori; Nomura, Nobuhiko; Eberl, Leo (enero de 2019). "Tipos y orígenes de vesículas de membrana bacteriana". Nature Reviews Microbiology . 17 (1): 13–24. doi :10.1038/s41579-018-0112-2. ISSN  1740-1534. PMID  30397270. S2CID  53224716.
  2. ^ Chatterjee, SN; Das, J. (1967). "Observaciones con microscopio electrónico sobre la excreción de material de la pared celular por Vibrio cholerae". Journal of General Microbiology . 49 (1): 1–11. doi : 10.1099/00221287-49-1-1 . ISSN  0022-1287. PMID  4168882.
  3. ^ "INSA :: Indian Fellow Detail" (Insa: detalle de becarios indios). www.insaindia.res.in . Consultado el 13 de diciembre de 2019 .
  4. ^ Anand, Deepak; Chaudhuri, Arunima (16 de noviembre de 2016). "Vesículas de membrana externa bacteriana: nuevos conocimientos y aplicaciones". Biología molecular de membranas . 33 (6–8): 125–137. doi : 10.1080/09687688.2017.1400602 . ISSN  0968-7688. PMID  29189113.
  5. ^ Biller, SJ; Schubotz, F.; Roggensack, SE; Thompson, AW; Summons, RE; Chisholm, SW (2014). "Vesículas bacterianas en ecosistemas marinos". Science . 343 (6167): 183–186. Bibcode :2014Sci...343..183B. doi :10.1126/science.1243457. PMID  24408433.
  6. ^ Tulkens, Joeri; Vergauwen, Glenn; Van Deun, enero; Geeurickx, Edward; Dhondt, Bert; Lippens, gravamen; De Scheerder, Marie-Angélique; Minalainen, Ilkka; Rappu, Pekka; De Geest, Bruno G; Vandecasteele, Katrien; Laukens, Debby; Vandekerckhove, Linos; Denys, Hannelore; Vandesompele, Jo; De Wever, Olivier; Hendrix, An (5 de diciembre de 2018). "Aumento de los niveles de vesículas extracelulares bacterianas sistémicas positivas para LPS en pacientes con disfunción de la barrera intestinal". Tripa . 69 (1): gutjnl–2018–317726. doi : 10.1136/gutjnl-2018-317726 . PMC 6943244 . Número de modelo:  PMID30518529. 
  7. ^ YashRoy, RC (1993). "Estudios de microscopía electrónica de pili superficiales y vesículas de organismos Salmonella3,10:r:-". Indian Journal of Animal Sciences . 63 (2): 99–102 . Consultado el 9 de junio de 2024 en academia.edu.
  8. ^ Elhenawy, W.; Bording-Jorgensen, M.; Valguarnera, E.; Haurat, MF; Wine, E.; Feldman, MF (2016). "La remodelación de LPS desencadena la formación de vesículas de membrana externa en Salmonella". mBio . 7 (4). doi : 10.1128/mbio.00940-16 . PMC 4958258 . PMID  27406567. 
  9. ^ Ellis, TN; Kuehn, MJ (2010). "Virulencia y funciones inmunomoduladoras de las vesículas de la membrana externa bacteriana". Microbiology and Molecular Biology Reviews . 74 (1): 81–94. doi : 10.1128/mmbr.00031-09 . PMC 2832350 . PMID  20197500. 
  10. ^ Acevedo, R; Fernández, S; Zayas, C; Acosta, D; Sarmiento, ME; Ferro, VA; Rosenquvist, E; Campaña, C; Cardoso, D; García, L; Pérez, JL (2014). "Vesículas bacterianas de la membrana externa y aplicaciones de vacunas". Fronteras en Inmunología . 5 : 121. doi : 10.3389/fimmu.2014.00121 . PMC 3970029 . PMID  24715891. 
  11. ^ Lieberman, Linda (21 de diciembre de 2022). "Vesículas de membrana externa: un sistema de vacunación derivado de bacterias". Frontiers in Microbiology . 13 . doi : 10.3389/fmicb.2022.1029146 . PMC 9811673 . PMID  36620013. 
  12. ^ "La vacuna contra la gonorrea de GSK recibe la designación de 'vía rápida' de la FDA". Reuters . 27 de junio de 2023 . Consultado el 20 de agosto de 2023 .
  13. ^ Kulp, A; Kuehn, MJ (2010). "Funciones biológicas y biogénesis de vesículas de membrana externa bacterianas secretadas". Revisión anual de microbiología . 64 : 163–184. doi :10.1146/annurev.micro.091208.073413. PMC 3525469 . PMID  20825345. 
  14. ^ ab Roier, Sandro; Zingl, Franz G.; Cakar, Fatih; Durakovic, Sanel; Kohl, Paul; Eichmann, Thomas O.; Klug, Lisa; Gadermaier, Bernhard; Weinzerl, Katharina; Prassl, Ruth; Lass, Achim (25 de enero de 2016). "Un nuevo mecanismo para la biogénesis de vesículas de membrana externa en bacterias Gram-negativas". Nature Communications . 7 (1): 10515. Bibcode :2016NatCo...710515R. doi :10.1038/ncomms10515. ISSN  2041-1723. PMC 4737802 . PMID  26806181. 
  15. ^ Gerritzen, Matías JH; Martens, Dirk E.; Uittenbogaard, Joost P.; Wijffels, René H.; Cigüeña, Michiel (18 de marzo de 2019). "El agotamiento del sulfato desencadena la sobreproducción de fosfolípidos y la liberación de vesículas de la membrana externa por Neisseria meningitidis". Informes científicos . 9 (1): 4716. Código bibliográfico : 2019NatSR...9.4716G. doi :10.1038/s41598-019-41233-x. ISSN  2045-2322. PMC 6423031 . PMID  30886228. 
  16. ^ YashRoy, RC (2003). "Intoxicación de células eucariotas por organismos gramnegativos: un nuevo modelo nanovesicular unido a la membrana externa bacteriana para el sistema de secreción de tipo III". Toxicology International . 10 (1): 1–9 . Consultado el 9 de junio de 2024 en academia.edu.
  17. ^ Bos J, Cisneros LH, Mazel D (enero de 2021). "El seguimiento en tiempo real de las vesículas de membrana bacterianas revela un mayor tráfico de membrana tras la exposición a antibióticos". Science Advances . 7 (4): eabd1033. Bibcode :2021SciA....7.1033B. doi :10.1126/sciadv.abd1033. PMC 7817102 . PMID  33523924. 
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Outer_membrane_vesicle&oldid=1232685418"