Investigadores de la Universidad de Umeå, Suecia, encontraron una acumulación de un intermedio inesperado de la vía de reciclaje de peptidoglucano que es capaz de modular la síntesis y la estructura de la pared celular.
La mayoría de las bacterias están protegidas por una pared celular protectora que consiste en un polímero fuerte pero elástico llamado peptidoglucano. El peptidoglucano es esencial para las bacterias y, por lo tanto, siempre ha estado en el centro de atención cuando se trata del desarrollo de antibióticos. Identificando nuevas debilidades delLa pared celular bacteriana como blanco antibiótico es de máxima prioridad internacional para combatir las bacterias patógenas.
A medida que las bacterias crecen, el peptidoglucano también necesita crecer. Para insertar nuevas subunidades, ciertas enzimas deben abrir la malla de peptidoglucano y, como consecuencia, los fragmentos conocidos como muropéptidos se liberan al ambiente extracelular. Durante una infección, estosEl huésped puede detectar los muropéptidos como señales de "peligro", que inducen una alta respuesta inmune. Por lo tanto, para sobrevivir dentro del huésped, muchas especies bacterianas han ideado mecanismos para volver a internalizar estos fragmentos de peptidoglucano, un proceso conocido como reciclaje de peptidoglucano.Sin embargo, a pesar de que es incuestionable su valor para mantener a las bacterias alejadas del radar del huésped, el reciclaje de peptidoglucano no ocurre exclusivamente durante la infección y debido a esto, el verdadero significado biológico de este proceso ha permanecido misterioso para los microbiólogos.
El grupo de investigación de Felipe Cava en Molecular Infection Medicine Sweden MIMS estudió la genética y la fisiología detrás de la vía de reciclaje de peptidoglucano utilizando como modelo experimental el agente causante del cólera, Vibrio cholerae. El estudio se realizó en colaboración con Tobias Dörr CornellUniversity, EE. UU. Y Matthew K. Waldor Harvard Medical School, EE. UU. Y los resultados se han publicado en la revista Informes de celda el 28 de abril.
Los científicos han revelado un vínculo inadvertido entre el reciclaje y la síntesis de peptidoglucano para promover el ensamblaje y la composición óptimos de la pared celular.
La vía de reciclaje de peptidoglicano está ampliamente conservada entre las bacterias, pero este proceso parece no ser esencial y su importancia biológica para las bacterias no se entendió bien.
"Nuestro laboratorio descubrió que la acumulación de un intermedio inesperado de la vía de reciclaje de peptidoglucano puede modular la síntesis y la estructura de la pared celular; por lo tanto, nuestro trabajo proporciona nuevas ideas sobre la intersección entre el reciclaje de peptidoglicano y el biosintético de novocaminos ", explicó Felipe Cava, jefe del estudio.
El reciclaje de peptidoglucano se logra mediante una secuencia de pasos enzimáticos donde los muropeptidos reinternalizados se descomponen en pedazos más pequeños. Un paso crítico en este proceso se lleva a cabo por L, D-carboxipeptidasas, enzimas específicas que eliminan el D-aminoácido terminal deMuropéptidos. El laboratorio de Cava ha descubierto que estas enzimas representan el "punto de control" entre el reciclaje de peptidoglucano y la síntesis de peptidoglucano.
"Hace unos años, nuestro laboratorio, junto con otros colegas, descubrió que, en condiciones de estrés, V. cholerae puede producir un conjunto de aminoácidos inusuales llamados" D-aminoácidos no canónicos " como, por ejemplo, D-Metionina. En este estudio hemos encontrado que los muropéptidos modificados con estos D-aminoácidos no canónicos son mal reciclados por las LD-carboxipeptidasas, lo que induce la acumulación de intermedios que juegan un papel imprevisto en la regulación de la síntesis y la arquitectura de la célula.", explica Sara Hernández, investigadora postdoctoral que realizó el estudio.
Además del papel en la regulación de la síntesis y la estructura de la pared celular, se sabe que los fragmentos de peptidoglucano extracelular son señales importantes en la inmunidad innata, el desarrollo y el comportamiento de los órganos.
"Aunque la mayoría de los fragmentos de peptidoglicano se recuperan para reciclarlos, bajo ciertas condiciones las bacterias pueden liberarlos al medio ambiente. Será importante considerar si los fragmentos de peptidoglucano modificados con D-aminoácidos no canónicos transmiten información distinta en el reino intermedioseñalización en comparación con fragmentos con química canónica ", explicó Felipe Cava, jefe del estudio.
"Además, en ecología microbiana, nuestros hallazgos sugieren que la liberación de los péptidos modificados al medio ambiente podría mediar en la regulación cruzada de peptidoglicanos entre especies. Si esta regulación puede promover comportamientos cooperativos o competitivos es algo que deberá investigarse en el futuro,"concluye Felipe Cava.
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Materiales proporcionado por Universidad de Umea . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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