Bacterias Halófilas

Gracias a la evolución la vida consigue abrirse camino hasta las condiciones más adversas del planeta encontramos un ejemplo de ello en las bacterias halófilas, que viven en lagos salados y zonas volcánicas.En principio la elevada salinidad de estos medios es incompatible con la supervivencia de las células, que no tardarían en deshidratarse debido al choque osmótico es decir, la tendencia en equilibrar la concentración de electrolitos con la del entorno.Sin embardo las halófilas consiguen proliferar en ambientes hipersalinos , al equilibrar la concentraciones de sal de su citoplasma con la del exterior evitan la muerte celular por osmosis.

Las proteínas estructurales y las enzimas que conforman el metabolismo celular de estos microorganismos han sufrido una evolución adaptativa que les ha conferido estabilidad y funcionalidad en condiciones hipersalinas.

Como resultado de este proceso de los 20 aminoacidos que constituyen las proteínas 2( ac aspartico y ac glutamico) HAN AUMENTADO SU FRECUENCIA Y OTROS COMO LISINA Y LEUCINA han desaparecido casi por completo. Por eso mismo en las paredes celulares de estas bacterias halófilas abundan las cargas negativas , estas proteínas se encuentran entre las mas acidas del proteoma  y parece ser que la composición atípica de aminoácidos  les confiere resistencia a la sal.

¿Cómo opera semejante efecto protector?

Un estudio realizado de biología estructural ha demostrado que dicha composición aminoacidica restringe el número de contactos con el disolvente y por tanto facilita la adaptación de las proteínas a los ambientes hipersalinos

Se demuestra que en las conformaciones distintas entre una proteína nativa y otra mutada de halófilas son claras, ya que se producen superposiciones de los polipeptidos de manera que hacia el exterior se proyectan sólo cadenas muy negativas

DOS EN UNO: ESTABILIDAD Y SOLUBILIDAD

El acido glutamico y el aspartico tienen un comportamiento químico que favorece la adaptación la los medios hipersalinos. Por un lado sus cadenas laterales presentan tamaños reducidos de forma que requieren menos moléculas de solvente (agua) para hidratarse, al facilitar la hidratación permiten que la célula equilibre su concentración salina con la del  exterior y evitan que esta muera por choque osmótico. Por otro lado poseen cargas eléctricas negativas  que confieren solubilidad a las proteinas.

Se han estudiados 3 proteinas: un dominio de una enzima perteneciente a un organismo halófilo, este dominio anterior en un homologo mesófilo que vive en condiciones de baja salinidad y otro dominio de una proteína diferente.

Mediante mutagénesis dirigida se han alterado la composición de la proteínas  a continuación se ha estudiado la termodinámica de los mutantes obtenidos para evaluar su estabilidad en presencia de sal además se ha determinado sus estructuras moleculares por resonancia magnética nuclear para estudiar los cambios conformacionales conferidos por la mutacion.

Los resultados obtenidos indicaron que la carga eléctrica de la proteína ejerce una estabilidad limitada frente a los medios salinos. El factor determinante parecía ser el tamaño de las cadenas laterales  de manera que con cadenas cortas disminuyen el numero de contactos necesarios entre proteína  y disolvente ya que el solvente tiene que repartirse mucho para hidratar a las proteínas e iones con la consiguiente estabilización del sistema.

Si lo importante es el tamaño de la cadena lateral ¿ a que se debe la abundancia de aminoácidos con carga negativa (acidos)  ? experimentos con  estos aminoácidos indicaron que ayuda y confieren solubilidad a la proteína.

bibliografia
Revista investigacion y ciencia Julio 2010  ( Recomiendo su lectura )

ANTAGONISMO MICROBIANO

Muchas bacterias producen péptidos que inhiben el crecimiento o matan a otras especies estrechamente relacionadas o incluso a otras estirpes de la misma especie, estos péptidos se denominan bacteriocinas. Algunas bacteriocinas producidas por las bacterias lácticas inhiben el crecimiento de un amplio rango de bacterias gran positivas y están siendo utilizadas como conservantes en la industria alimentaria. En esta practica vamos a poner de manifiesto la producción de bacteriocinas  por una estirpe de Enterococcud faecium.

Material: cultivos de E. faecium productora de bacteriocina y Lactobacillus pentosus como estirpe indicadora, en medio MRS. Además un cultivo de Staphilococcus aureus. También disponemos de una caja de MRS, un tubo de caldo MRS y un tubo de agar coverteraa de MRS.

DIA 1:

En la caja de MRS y con esterilidad hacemos una siembra con el asa poniendo 2 cruces de E. faecium (productor de bacteriocina) y una cruz de S.aureus que es resistente a la toxina y servirá como control de bacteria no productora de bacteriocina. Incubamos 24h a 37⁰C.

Ademas sembramos un tubo de caldo MRS con la bacteria sensible a la bacteriocina  (L.pentosus) y lo incubamos 24h a 37⁰C.

 

DIA 2:

Se funden los tubos de agar de cobertera y se mantienen en un baño a 45^oC . Se hace una dilución del cultivo de L.pentosus en MRS y se añaden 100 µl al tubo de agar cobertera, se agita bien y se vierte uniformemente sobre la caja donde se hicieron las cruces. Se deja solidificar y se incuba 24h a 37^oC. 

 

DIA 3:

Tras la incubación se ve como la bacteria sensible  a la bacteriocina (L.pentosus) no crece alrededor

 de la bacteria productora de la toxina (E.faecium),mientras tanto podemos ver que si se desarrolla

S.aureus que era resistente y además al no ser productora de bacteriocina el Lactobacillus

 crece sin ningún problema sobre ella.

Cuento Científico

Era se una vez... Un grupo de amigos terminaron la carrera de Biologia. Dos de ellos querian dedicarse a la bioquimica, otro a la genetica y otros tres a la microbiologia. Tenian un sueño comun, deseaban enseñar, transmitir sus conocimientos a los demás, saber que su ilusión, su esfuerzo, llenasen el camino de otros, asi que siguieron adelante y en poco tiempo más finalizaron el doctorado.
Todos eran muy felices y no dejaban de hablar de proyectos que querian desarrollar asi que a parte de enseñar decidieron tambien investigar. Todos tenian ideas, ilusiones, estaban deseosos de conocimiento pero aqui es donde encontraron el principal problema. cuando una persona solo desea saber, nadie se hacia cargo de sus investigaciones, que pena!!! les decian, esto no genera dinero.

Una vez rechazados muchas de los experimentos que querian hacer, decibieron encontrar a los mismos aplicaciones, uno de ellos queira conocer los mecanismos por los que una celula bacteriana reconocia a otros tipos celulares específicos, pero cono denegaron su propuesta penso ``por que no centrarme en encontrar un mecanismo de reconocimiento entre una bacteria y celulas cancerosas, asi quizas podria usar al microorganismo como vector para solucionar la enfermedad´´ ... Este proyecto si se lo concedieron pero despues de meses de investigacion lo volvieron a cancelar, alguien decia que era inmoral, asi que todo se volvió a parar.
Moraleja, lo importante para algunos es el conocimiento, pero por desgracia esto no es lo general. si dinero o comprension por parte de los demas no consigues generar, ten por seguro que tu investigacion la van a clausurar.

Mi pregunta es ¿ Cómo personas que nunca llegaran a comprender la finalidad de una investigacion, que no pueden valorar ni siquiera la moralidad del proyecto, tienen el poder de decidir si puede o no seguir adelante?  Que alguien me lo explique ... realmente lo necesito.

BACTERIAS + ARSENICO ( GFAJ-1 )

Lo divertido de la ciencia es que hay realmente pocas cosas que podamos señalar como verdades absolutas. Cuando la biología daba sus primeros pasos respecto a composición de los seres vivos, siempre se apoyo la idea de que exclusivamente la vida podía existir gracias a elementos como: Carbono, hidrogeno, oxigeno, nitrógeno, fosforo y azufre. Algunos otros autores recalcaron la similitud de estos compuestos con otros cercanos en la tabla periodica y con aunque poca aceptación se atrevieron a decir que prodrian sustituir a CHONPS.

Lo realmente asombroso de estas bacterias que incorporan arsénico no es en sí su descubrimiento si no el asombro producido tras el descubrimiento.

Teóricamente, algunos átomos que forman parte de muchas biomoléculas pueden ser reemplazados por átomos análogos, por ejemplo: en los moluscos e insectos es el cobre y no el hierro quien transporta el oxígeno en su sangre, otro trabajos han demostrado que se pueden cambiar ciertos cofactores como el molíbdeno y zinc por tungsteno y cadmio, respectivamente.

Fisicoquímicamente, las dos moléculas se comportan de la misma manera en un ser vivo, es por esta razón que el arsénico es un elemento sumamente tóxico, ya que reemplaza al fósforo en los primeros pasos de muchas vías metabólicas, pero en pasos avanzados ya no puede ser compatible debido a las diferencias en sus reactividades: las biomoléculas del fósforo son mucho más estables que las de arsénico.

El arsénico es un análogo del fósforo, está ubicado justo debajo de él dentro de la tabla periódica. Además, poseen un radio atómico similar y una electronegatividad casi idéntica. La forma del fósforo biológicamente activa es el fosfato (PO₄^3-), cuyo análogo es el arsenato (AsO₄^3-).

Estas bacterias, que se les ha nombrado como GFAJ-1, no prefieren el arsénico al fosforo, además el fosforo es más estable y más abundante en la naturaleza. Lo que genera más preguntas es hasta que punto es incorporado el arsenico, ya sabemos que va a formar parte de los nucleótidos. El fosforo además es constituyente de los fosfolipidos de membrana y esta presente en la mayor parte de rutas metabolicas.  Son por todas estas razones por las que surgen infinidad de preguntas tales como: ¿Cómo intercambian el P con el As, que rutas lo permiten?, ¿si crecen mejor con fosforo, realmente es un descubrimiento que estas bacterias puedan vivir con arsénico ya que nuestras células también pueden incorporarlo y es conocido la amplia gama de metabolismos bacterianos y su gran adaptación?

A mi parecer este descubrimiento solo apoya las teorías sobre lo versátil que son los microorganismos.


¿Qué pensais?



BIBLIOGRAFÍA
http://biounalm.com/2010/12/se-identifica-una-bacteria-que-puede.html

Sistemas de Secreción bacteriana tipo I (SST1)

Característico de Gram negativas, se utiliza para secretar muchas toxinas, como las Rtx ( Hemolisinas ) de E. coli uropatogénica.
El aparato de secreción está formado por:

1. Proteina Abc : Está en la membrana interna, son homólogas a los sitemas de transporte Abc, pero estas últimos estan presentes tanto en Gram negativas como en positivas.
2.  Proteina MFP ( proteina de fusión de membrana) : se proyecta desde la membrana interna a la externa y pone en contacto a la proteina Abc con las proteinas que forman el canal ( Proteinas OMP ).

Las proteinas que se secretan por el SST1 no tienen secuencia señal en el extremo N-terminal sino en el C-terminal, esta secuencia ni se procesa ni se corta.

El componente Abc es el encargado de generar la energía para la secreción ya que tiene un dominio ATPasa, este aparato no esta siempre montado del todo, sino que generalmente no esta listo hasta que se necesita.

Sistemas de Secrecion bacteriana Tipo 3 ( SST3 ) e

Aparece el Gram negativas, está especializado en la inyeccion de proteinas efectoras desde el citosol de la bacteria al citosol Eucariota. Estas proteinas nunca salen al exterior, es decir, no se secretan por lo que podemos decir que más que un sistema de secreción sería un sistema de translocación de proteinas.

Esta translocación depende del contacto entre bacterias y esucariota, esto es lo que pasa por ejemplo en Yersinia.
                Las proteinas que se secretan son factores de virulencia de bacterias patógenas,
                por ejemplo las proteinas Yop de Yersinia.

Los SST3 están muy conservados en todas las bacterias. Se piensa que este hecho se debe a la transferincia horizontal entre bacterias. Sin embargo las proteinas que se secretan son muy distintas.
                Tanto los genes que codifican el SST3 como las que codifican las proteinas efectoras estan agrupadas en plásmidos o en      
                 secuencias de ADn nuclear formando ISLAS DE PATOGENIDAD ( ejemplo Salmonella posee 2 islas )

Lo que tienen en común las proteinas efectoras es que son proteinas homólogasa celulas eucariotas, el origen puede ser por convergencia evolutiva o bien que se han capturado de dichas células.

               El SST3 es muy complejo, formado por mas de 30 proteinas, muchas de ellas en la membrana plasmática. Las proteinas Ysc hacen un canal en la membrana plasmatica, Yscn es una ATPasa que proporciona la energía para la translocación. Despues la proteina Yscj forma un cilindro que atraviesa el  periplasma. Una secretina por último atraviesa la membrana externa. Por último hay un apendice extracelular de Yscf que forma una especie de aguja.


  Pese a la similitud de estas estructuras con el flagelo bacteriano, ni la unidad formadora  de la aguja ni la del pilus tienen similitud en la secuencia de formacion del Flagelo. La aguja se ha estudiado a microscopía electrónica en los generos Salmonella, Shigella y Yersinia.

Sistemas de captación de hierro SIDERÓFOROS (Aeromonas)

Numerosos ambientes contienen una concentración de hierro libre inferior a 1uM, que es la considerada indispensable para el crecimiento óptimo de los microorganismos . La baja disponibilidad de hierro libre dificulta, pero no impide, el crecimiento y la patogenicidad bacteriana. Los microorganismos han desarrollado una serie de mecanismos que les permiten extraer el hierro del huésped y de los polímeros insolubles del ambiente: las modificaciones reductivas del hierro, los sistemas de transporte de iones ferrosos o los sideróforos. La competición por el hierro entre un huésped vertebrado y un microorganismo invasor es uno de los puntos donde se puede decidir el avance de una infección. Debido a la presencia de las proteínas de unión a hierro del huésped, como por ejemplo la hemoglobina (con sus grupos hemo), la transferrina, la lactoferrina o la ferritina, el hierro está poco accesible in vivo. En suero, las concentraciones de hierro libre están muy lejos de los mínimos requeridos para el crecimiento durante la infección de muchas bacterias.

Esta capacidad de privar a un microorganismo de un nutriente esencial para el crecimiento, como por ejemplo el hierro, se conoce como inmunidad nutricional. Por tanto, los mecanismos para la captación del hierro del huésped que presentan las bacterias durante una infección se consideran esenciales para la virulencia. Se conocen dos sistemas de captación de hierro en cepas de Aeromonas, uno dependiente y otro independiente de sideróforo.
 Los sideróforos son moléculas de bajo peso molecular que presentan grupos funcionales con elevada afinidad y especificidad por los iones ferrosos, y necesitan de receptores en la membrana celular de las bacterias para poder llevar a cabo su función. Algunas Aeromonas spp. también podrían adquirir el hierro in vivo por contacto directo entre proteínas secuestradoras de hierro del huésped y alguna proteína de membrana de unión de la bacteria.

Otro mecanismo alternativo para obtener hierro sin la intervención de sideróforos es el uso del grupo hemo como fuente de
hierro, sobretodo en forma de hemoglobina, caso en que se requiere de la destrucción hemolítica de las células huésped para acceder al hierro del grupo hemo (La mayoría de Aeromonas mesófilas producen uno de dos tipos de sideróforos:
enterobactina o amonobactina, pero nunca los dos a la vez. Los sistemas de captación de hierro mediante sideróforos se componen de un
segundo elemento, además del sideróforo propiamente dicho. Se trata del aparato asociado a la célula y responsable de procesar el sideróforo unido a hierro con la finalidad de entregar el metal al metabolismo bacteriano. Este sistema incluye un receptor, específico para el sideróforo, unido a membrana. En A. hydrophila, se ha descrito un único receptor y transportador de hierro en la membrana externa de la bacteria, que es dependiente de amonabactina.

El transporte implica un proceso de intercambio de ligando, o mecanismo lanzadera, que tiene lugar en la superficie celular cuando el ferri-sideróforo transfiere el átomo de hierro a un apo-sideróforo previamente unido al receptor. Además, el receptor de amonabactina de A. hydrophila presenta baja especificidad, y ello le permite transportar un extraordinariamente amplio rango de sideróforos, con grupos quelantes tan variados como catecolato, hidroxamato o hidroxipiridonato . También se ha secuenciado el gen quecodifica el receptor de sideróforos en A. salmonicida, ftsA, que muestra homología conotros genes ftsA de bacterias patógenas Gram-negativas .

Copia de un Pdf de internet bastante interesante.

Tipos de infecciones bacterianas. Invasivas y No invasivas con toxinas o sin toxinas...

Patógenos no Invasivos.

1.  Que colonizan mucosas. 

Con toxina: Neisseria gonorrheae y Mycoplasma Pneumoniae
Sin toxina: Corynebacterium difteriae, Vibrio cholerae y Helicobacter pylori

       2.  Que colonizan la Piel.

Con toxina: Clostridium tetani y Staphylococcus aureus
Sin Toxina: Propionebacterium acnes

Patógenos invasivos

    1.   Con toxinas
Patógenos Extracelulares: Clostridium perfringens, Streptococcus Pneumoniae y Streptococcus Pyogenes.
Patógenos Intrecelulares: Shigella y Legionella Pneumophyla

       2.    Sin toxina

Patógenos Extracelulares: Haemophilus influenzae y Neisseria meningitidis.
Patógenos Intracelulares: Mycobacterium tuberculosis, Salmonella typhi y Clamidia thracomatis.

Cada bacteria será tratada por separado. Se incluira cualquier tipo de informacion, sea de estructuras, de la enfermedad producida o cualquier otra curiosidad. Se prodrá acceder haciendo Click sobre el nombre de cada una si el articulo esta escrito o en la seccion de Bacterias.

Propionebacterium acnes

Es un bacilo Gram-positivo, de crecimiento relativamente lento no esporulante y anaerobio estricto aunque se cree que son aerotolerantes. Forma parte de la Microbiota normal colonizando sobre todo las grandulas sebaceas de la piel y a veces el aparato digestivo, la conjuntiva del ojo.... Su nombre se deriva de la capacidad de la bacteria de generar Ac. propionico. Es un Patógeno no invasivo que colonizan generalmente la piel y no producen toxina.

Como hemos dicho, viven en zonas con bajas concentraciones de oxígeno. utilizaría las grasas de las glandulas sebaceas como nutrientes. La bacteria es en gran parte comensal y transformaria las secreciones  en sustancias irritantes. Cuando un poro esta taponado esta bacteria prolifera bajo él, se alimentaria de los acidos grasos y liberará sustancias quimicas que romperán la pared del poro. De esta manera el sistema inmune es activado, se produce la respuesta primaria de Inflamacion causando el acné vulgar.

P. acnes es sensible al peróxido de benzoilo, al grupo de la tetraciclina, otros antibióticos y muchos preparados antibacterianos. Sin embargo, son frecuentes las cepas resistentes a la tetraciclina. La clindamicina es también de uso frecuente. Recientemente se ha mostrado que P. acnes es sensible a algunos macrólidos como la azitromicina, que tiene un amplio espectro de acción.

Otro antibiótico es el nadifloxacino del grupo de los llamados 4-fluoroquinolonas tales como ciprofloxacino, ofloxacino y levofloxacino. Tiene acción contra P. acnes y algunos otros microorganismos que pueden tomar parte en una poli-infección.

Actualmente hay un proyecto del genoma completado el Propionibacterium acnes KPA1202. La secuencia completa del genoma de P. acnes  incluye 2.333 genes putativos y revela numerosos productos de genes implicados en las moléculas de acogida degradantes, incluyendo sialidasas, neuraminidasas, endoglycoceramidases, lipasas, y de formación de factores de poro.

Fuentes:
http://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Propionibacterium
http://es.wikipedia.org/wiki/Propionibacterium_acnes

Bacterias del suelo, solución para la productividad de los cultivos.

Vemos como cada día  las actividades humanas se van alejando del concepto Natural. La ganaderia y la agricultura no se realizan en pequeñas fincas sino que dependen del concepto Economico.

La productividad es lo que importa mientras que muchos luchan por recuperar las antiguas costumbres. Me gustaria apoyar la teoria de que podemos volver a mirar por la tierra pero nuestra adaptacion al planeta tiene un fundamento destructivo que por mucho que queramos es tarde para remediarlo. Segun esto solo puedo decir que la solucion es el desarrollo sostenible donde lo que nos debe importar es el principio de irreversibilidad cero, teniendo claro que causaremos daño pero que haremos todo lo que este en nuestra mano para poder recuperar el ecosistema natural.

Con los cultivos extensivos pasa lo dicho anteriormente, la produccion está ligada con el rendimiento economico de manerera que los suelos no descansan y no soportan tanto desarrollo vegetal, pierden la estructura y sufren deficit de nutrientes sobre todo uno tan esencial como el nitrogeno.

Si las plantaciones agotan los nitratos del suelo y con este deficit se para el crecimiento vegetal, los terrenos quedan inservibles. ¿Qué podemos hacer para mantener los compuestos nitrogenados del suelo?

- Lo primero que podriamos pensar es en adicionarlo a los cultivos nosotros mismos mezclado con los abonos. Esta solución es demasiado cara, es decir, al agricultor le van a costar mas caros estos abonos y el precio del producto tambien aumentara.

-hay formacion natural y espontanea de nitratos en la naturaleza gracias a la energia de la luz ultravioleta y de los rayos. Este proceso es azaroso por lo que no serviria.

-Parece ser que la unica solucion valida ante el deficit de nitratos en el suelo que se mantenga en equilibrio y se traduzca como beneficios económicos es la FIJACION BIOLÓGICA DEL NITROGENO ATMOSFÉRICO.

                               La fijacion de nitrogeno la van a realizar multitud de microorganismos que en simbiosis con las plantas permitiran al vegetal disponer de estos nutrientes. Algunas bacterias pueden fijar nitrogeno en libertad, pero otras como los Rhizobios interaccionan mediante un dialogo molecular con Leguminosas. La planta construirá la casa (NUDULO) y la bacteria forzará su ocupacion.

Por tanto teniendo en cuenta lo anterior, la solucion que estamos buscando aparece de la siguiente manera:

Si en un terreno plantamos leguminosas y adicionamos al suelo la cepa de rhizobio que nodulen con ellas se producirá el crecimiento de las plantas, contendran nitrogeno procedente de la atmósfera que ha sido fijado por la bacteria siempre y cuando el suelo no tenga nitratos que siempre seran la primera opción a elegir. Despues cortamos la plantacion y la enterramos de manera que funciona como abono nitrogenado natural para el cultivo que queramos realizar. Esta situacion tambien la podemos conseguir sin separacion temporal entre los cultivos sino alternando en el cultico la leguminosa y la especie a cultivar.

Es una buena solucion ya que los rhizobios siempre serán mas baratos que estar abonando el suelo continuamente con nitratos y el resultao sera el mismo, es decir, un muy buen crecimiento vegetal que se traducirá en grandes beneficios economicos.