El documento describe el mecanismo de comunicación bacteriana conocido como quórum sensing. Explica que las bacterias pueden comunicarse entre ellas mediante la emisión y detección de moléculas químicas como las acil homoceril lactonas. Estas moléculas les permiten a las bacterias coordinar la expresión de genes en respuesta a cambios en la densidad celular. Algunos de los procesos regulados por el quórum sensing incluyen la formación de biopelículas y la expresión de factores de virulencia.

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Quorum sensing: “El lenguaje bacteriano”
DATASET · DECEMBER 2013
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Roman Yesid Ramírez
Universidad Pedagógica y Tecnológica de Co…
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2. QUORUM SENSING: “EL LENGUAJE BACTERIANO”
Sandra Galeano Ariza1
Sandra González Buitrago1
Román Yesid Ramírez R2
1
Universidad de Boyacá
2
Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia
Resumen
El Quórum Sensing es un mecanismos de comunicación bacteriano que
depende de la densidad celular, donde se utiliza la emisión de diversas
moléculas químicas como la acil homoceril lactona (AHL) y la presencia
de uno o más autoinductores (dependiendo del sistema), logrando así
la expresión coordinada de genes de respuesta. Los fenómenos
fisiológicos regulados por el quórum sensing son diversos, entre ellos
tenemos la formación de biopelículas, el movimiento colectivo
denominado swarming y la expresión de factores de virulencia, este
último muy importante en la generación de la patología infecciosa. La
importancia de conocer las vías de comunicación implicadas en la
detección de quórum, radica en la implementación de nuevas
estrategias para reprimir la interacción célula-célula, impidiendo la
expresión de factores de virulencia y por consiguiente el desarrollo de la
infección.
Palabras clave: Quorum sensing, bacteria, comunicación celular,
patogenicidad, virulencia.
Abstract
Quorum sensing is a bacterial communication mechanism depending on
the cell density, which uses the emission of various chemical molecules
such as homoceril acyl lactone (AHL) and the presence of one or more
autoinducers (depending on the system), thus achieving coordinated
expression of responsive genes. Physiological phenomena regulated by
quorum sensing are diverse, among them are biofilm formation, a
collective motility called swarming and expression of virulence factors,
this latter very important in the generation of infectious disease. The
importance of knowing communication routes involved in quorum
sensing, lies in the implementation of new strategies to suppress the cell
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3. to cell interaction, preventing the expression of virulence factors and
therefore the development of infection.
Key words: Quorum sensing, bacteria, cell comunication, patogenicity,
virulence.
Introducción
Hasta hace poco tiempo las bacterias habían sido consideradas como
microorganismos no diferenciados y no cooperativos, sin posibilidad de
que existiesen mecanismos de comunicación intercelular. Sin embargo,
recientemente se supo que dichos microorganismos han desarrollado
sofisticados mecanismos de comunicación denominados en conjunto
“Quorum Sensing” (QS), lo que les permiten detectar y responder a las
condiciones ambientales, incluyendo estímulos como los cambios de
temperatura, la disponibilidad de nutrientes, presión, Oxígeno y pH.[1]
El QS es considerado un mecanismo de comunicación entre bacterias
que permite regular procesos importantes como la formación de
biopelículas, la producción de metabolitos secundarios, la expresión de
mecanismos de resistencia al estrés y la expresión de factores de
virulencia. [2] Tales fenómenos se llevan a cabo a través de
mecanismos de autoinducción de señales químicas presentes tanto en
bacterias grampositivas como en gramnegativas [3].
En 1970 Nealson y Hastings en la universidad de Harvard,
(Massachusetts) aislaron la enzima luciferasa (productora de luz) en la
bacteria marina bioluminiscente Vibrio fischeri, descubriendo que dichos
cultivos producían luz sólo cuando había una alta densidad de bacterias,
hecho por el cual se supuso que estaba controlado por algún mecanismo
molecular cuya señal era producida por las mismas bacterias [4]. El QS
o percepción de quórum (en español) fue descrito por primera vez 1994
Fuqua y colaboradores, su etimología corresponde al término en inglés
“quórum” que significa consenso y “sensing” que significa percepción lo
que refiere al fenómeno mediante el cual las bacterias pueden
comunicarse entre sí, excretando al medio moléculas señalizadoras qu
son reconocidas por otros microorganismos homólogos [5]. Años más
tarde se descubrió que un mecanismo similar al de V. fischeri, mediado
por distintas moléculas de señalización de la misma familia, estaba
implicado en la regulación genética de diversos procesos como la
producción de bacteriocinas la liberación de factores de virulencia y la
transferencia conjugacional de plásmidos en Pseudomonas aeruginosa,
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4. lo que inició una serie innumerable de descubrimientos que han
brindado una nueva visión del mundo microbiano [1,6].
El objetivo de esta revisión es describir de forma general los sistemas de
QS que utilizan las bacterias de manera colectiva.
QUORUM SENSING
Las bacterias tienen la capacidad de comunicarse usando su propio
lenguaje, el cual se basa en la interacción de un conjunto de moléculas
químicas, donde los microorganismos tienen la facultad de percibir y
emitir señales al medio que las rodea; siendo esto suficiente para la
iniciación de la expresión coordinada de genes, logrando establecer su
propio sistema de comunicación. Es necesario resaltar que para que
haya la detección de las señales debe existir una alta densidad
bacteriana, puesto que de lo contario es imposible lograr la trasmisión
de la información [7].
Diversidad estructural de las moléculas de señal
La molécula más utilizada en la señalización es la AHL compuesta por
una cadena acil-grasa ligada a una homoserina lactonizada a través de
una unión amida. La dimensión de la cadena acílica puede variar de 4-
16 átomos de carbono en números pares, aunque han identificado una
acil homoserín lactona con 7 átomos de carbono en la cadena acílica [8].
El tercer carbono en la cadena acílica puede ser un carbonil totalmente
oxidado, llevar un grupo carboxilo o estar totalmente reducido, variedad
que se debe a la derivación de la cadena acílica en la biosíntesis del
ácido graso. Dos de las acil homoseríl lactonas más largas descritas
tienen una simple unión insaturada en el medio de la cadena acílica.
(Fig. 1) [7].
Figura1. Diversidad estructural de AHL
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5. Fuente: Quorum sensing en la asociación beneficiosa de las bacterias con las plantas.
Existe una diversidad estructural de AHLs que cambia dependiendo de
la bacteria o incluso pueden variar en la misma especie, siendo
clasificadas de acuerdo a su origen y composición química. Se considera
que el transporte de las AHLs de cadena corta se da por difusión simple,
mientras que para las AHLs de cadena larga (más de 12 átomos de
carbono) ocurre un transporte activo a través de un sistema de eflujo o
influjo [9].
Otras moléculas de señalización importantes son los péptidos
autoinductores (AIP), que se utilizan como señales de un sistema de
dos componentes, tipo sensor unido a membrana como el receptor
histidín quinasa. En otros sistemas el receptor es una fosfatasa
citoplasmática que desfosforila un regulador. Un tercer tipo de receptor
del péptido, que se encuentra en Enterococcus faecalis, es un represor
transcripcional. Sin embargo, el uso común de señales peptídicas es
propia de las bacterias grampositivas [10].
SISTEMAS DE QUORUM SENSING
Para poder comprender los sistemas de QS es fundamental establecer
una clasificación teniendo en cuenta la composición química, el número
y las posibles interacciones que se establezcan entre las distintas
moléculas autoinductoras [11]. Existe una amplia diversidad de
moléculas involucradas en la señalización célula-célula, las cuales de
acuerdo con su estructura química poseen diferentes mecanismos, por
ello se ha creado una jerarquización de las diferentes cascadas de
comunicación para diferenciar cada proceso [7].
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6. Sistemas de quorum sensing con un autoinductor
Mecanismo en bacterias gramnegativas
En las bacterias gramnegativas el proceso de la señalización ocurre a
nivel intracelular y es regulado por proteínas receptoras en el citoplasma
y en general de moléculas de AHL que al interactuar con dichas
proteínas inducen su unión al ADN lo que modula la expresión de genes
de respuesta [3]. El ejemplo más conocido de QS con un autoinductor
es el de Vibrio fischeri, que fue la primera bacteria aislada con el fin de
estudiar tal fenómeno. Tras los estudios se demostró que V. fisheri
produce un compuesto difusible (AHL) que se acumula en el medio
ambiente circundante solo durante la fase de crecimiento exponencial de
la bacteria, lo que hace que se genere la expresión del gen de la
luciferasa que (con ayuda del Oxígeno) oxida la luciferina produciendo
oxiluciferina que al volver de su estado excitado a su estado basal emite
luz en el medio cultivo (bioluminiscencia) [5].
El sistema desarrollado por esta bacteria es el más conocido y sencillo,
porque tiene un único autoinductor, que corresponde a una molécula de
AHL. El sistema está regulado por el operón luxI/luxR, que de forma
constitutiva expresa niveles basales de la proteína LuxI y la proteína
receptora del Lux R [12].
Cuando la concentración de la bacteria es muy baja la molécula
autoinductora (LuxI) se produce en muy baja concentración y es
secretada por difusión simple al medio extracelular donde se acumula
pero no llega a concentraciones significativas. En estas condiciones, la
bacteria no produce luz. Cuando los microorganismos se reproducen y
alcanzan una alta densidad microbiana, la concentración del
autoinductor es directamente proporcional a la cantidad de bacterias
acumuladas, es estas circunstancias LuxI entra al interior de la bacteria,
también por difusión y se une a su proteína receptora LuxR, momento
en el que se induce la expresión del operón luxI/luxR sintetizándose la
proteína receptora LuxR y la sintetasa del autoinductor LuxI,
produciéndose una autoinducción del sistema. La unión del autoinductor
a su proteína receptora LuxR induce también la expresión del operón
luciferasa (luxCDABE) con la correspondiente producción de
bioluminiscencia (Fig. 2) [11].
Figura2. Sistema de QS con un autoinductor en Vibrio fischeri
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7. Fuente: Marquina, D., Santos, A. Sistemas de quorum sensing en bacterias.
Mecanismo en bacterias grampositivas
La señalización en las bacterias grampositivas ocurre de manera
externa, es decir que las moléculas de señalización se caracterizan por
no atravesar la membrana plasmática y por ello necesitan de
receptores que se localizan en la pared celular. Teniendo en cuenta lo
anterior, el primer evento de señalización ocurre afuera de la bacteria
para luego interiorizarse por medio de un sistema de transducción, (el
cual está conformado por dos moléculas: la histidín cinasa y la fosfatasa
citoplasmática) encargadas de mediar la respuesta [13]. Los sistemas
de QS de bacterias grampositivas se describieron con posterioridad a los
presentes en bacterias gramnegativas, esto es debido en parte a que no
utilizan autoinductores de tipo AHL.
Las moléculas autoinductoras en bacterias grampositivas son pequeñas
fracciones de oligopéptidos modificados, que al igual que las AHLs son
muy específicos y confieren a la cepa bacteriana que las posee
capacidad de comunicarse de forma intraespecífica. Estos oligopeptidos
no se difunden a través de la membrana plasmática, y necesitan un
transportador específico, que generalmente modifica la estructura del
autoinductor. También necesita dos receptores; una histidín-quinasa de
membrana y una proteína (regulador) que interacciona con el DNA y
activa la transcripción [14].
El ejemplo más sencillo de estos sistemas de QS es el descrito en
Staphylococcus aureus. Se trata de una bacteria que generalmente se
encuentra haciendo parte de la microbiota normal del ser humano, y
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8. que en determinadas circunstancias se convierte en patógena e invade
los tejidos. Cuando se encuentra en bajas concentraciones, S. aureus
expresa factores proteicos que le permiten adherirse y colonizar
superficies, sin embargo, a elevadas concentraciones celulares la
síntesis de estos factores se reprime y la bacteria comienza a secretar
factores de virulencia que afectan la integridad del tejido, siendo
relevante mencionar que todos estos procesos están regulados por el
sistema de QS denominado Agr [13].
El sistema Agr de S. aureus, está constituido por cuatro genes agr que
codifican la expresión de cuatro proteínas: AgrD que sintetiza el
autoinductor peptídico, AgrC el cual sintetiza la histidín-quinasa
encargada de transmitir la señal desde la membrana plasmática hasta la
molécula reguladora de la respuesta transcripcional, AgrA que está
encargada de sintetizar la molécula reguladora de la respuesta
transcripcional y finalmente AgrB proteína excretora que modifica el
anillo de tiolactona del autoinductor peptídico (Fig. 3) [15].
Cuando la concentración de S. aureus es muy baja, el sistema Agr está
funcionando de forma constitutiva, produciendo niveles basales de las
proteínas mencionadas anteriormente. De esta forma el autoinductor
sale al medio extracelular, y se producen los factores de adhesión y
colonización a superficies. Cuando los niveles de S. aureus aumentan, el
autoinductor peptídico se une a la histidín-quinasa de membrana lo
produce una señal de fosforilación del regulador transcripcional que se
une al DNA con dos efectos: uno es inducir la transcripción de un ARN
de regulación, el ARN III que permite la expresión de los factores de
virulencia y reprime la expresión de los factores de colonización y
adhesión a superficies. El otro induce la expresión del operón Agr
(D,C,A,B) con lo que se produce la reactivación del sistema [14,16].
Figura 3. Mecanismo de QS en Staphylococcus aureus.
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9. Fuente: Listening in on bacteria: acyl-hoserine Lactona signalling
SISTEMAS DE QUORUM SENSING CON DOS O MAS INDUCTORES
Existen sistemas bacterianos de regulación por QS considerados más
complejos que los anteriormente descritos; dentro de estos sistemas
podemos encontrar dos tipos en función de la forma en que actúan los
autoinductores, siendo denominados sistemas cooperativos y sistemas
competitivos [17].
Sistemas cooperativos: Dentro de estos encontramos, los circuitos
en paralelo donde se desarrolla un proceso químico de comunicación,
que utiliza dos genes de transcripción homólogos denominados AphA y
LuxR, propios de Vibrio harveyi, encargados de activar y reprimir la
expresión génica [18]. Esta bacteria en condiciones de alta densidad
celular usa tres autoinductores, los cuales se unen a receptores afines.
La interacción se inicia con una primera señal donde se encuentra la
AHL llamada HAI-1 (3OHC4-homoserinalactona), que utiliza la proteína
LuxM (que aunque no es homóloga con LuxI, está encargada de
catalizar la misma reacción bioquímica) y la LuxN que actúa como
receptor de membrana para HAI. La segunda señal es la AI-2, que
requiere la producción de la enzima LuxS/AI-2, ligada al periplasma
para LuxP. La tercera señal es una molécula denominada 3-
hydroxytridecan-4-ona (CAI-1), que se produce por la enzima CqsA, y
de nuevo, esta señal interactúa con un sensor histidina quinasa unida a
la membrana. Esta unión provoca la defosforilación de LuxU, que a su
vez transmite la señal al LuxO. La cascada de señalización celular
regulada por esta molécula induce la expresión del sistema luxI/luxR,
induciendo la expresión del operon luxCDABE lo que genera la emisión
de luz en el sistema [14].
Otro sistema cooperativo son los circuitos en serie, propios de
Pseudomonas aeruginosa, microorganismo de gran importancia clínica
debido a que se adhiere con facilidad a materiales que se usan en
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10. procesos invasivos actuando como patógeno oportunista, capaz de
formar biopelículas resistentes a los antibióticos. [19]
P. aeruginosa es el modelo más estudiado para la detección de quórum
en la regulación de procesos patológicos, utilizando al menos tres vías
de señalización diferentes. Dos de estos sistemas emplean AHLs como
molécula de marcaje; siendo específicamente, N-(3-oxododecanoil)-L-
homoserina lactona (OdDHL) que se une al receptor LasR lactona y N-
butanoil-L-homoserina (BHL) con el RHLR que es el receptor afín. El
segundo en actuar es el circuito rhli/rhlR, que también posee dos genes,
el gen rhli y el gen rhlR; El gen rhli: produce la proteína Rhli que
sintetiza el segundo autoinductor (C4 homoserin lactona); rhlR: codifica
para la proteína RhlR que es el receptor de la C4 homoserin lactona (Fig.
4). El total entendimiento de este mecanismo podría generar una
alternativa para el tratamiento de infecciones por P. aeruginosa tras el
bloqueo del mismo. La activación de los factores de virulencia depende
de la expresión del QS en el organismo huésped, es decir que cuando la
bacteria expresa sus factores de patogenicidad es porque hay una alta
cantidad de autoinductores. [8,20]
Figura 4. Circuito en serie de QS en Pseudomonas aeruginosa
Fuente: Gobbetti, M. y cols. Cell–cell communication in food related bacteria.
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11. Sistemas competitivos: Estos mecanismos de comunicación se
identifican por poseer reguladores pépticos que se encuentran en las
complejas vías de señalización, incluida la vía de desarrollo para la
esporulación bacteriana y la competencia por señales, así que algunas
bacterias liberan sustancias como las proteasas que destruyen los
receptores específicos para dichas moléculas. Dentro de las bacterias
que utilizan dicha señalización alternativa se encuentra Bacillus subtilis,
el cual posee vías de señalización reguladas por las proteínas Rap-PHR.
Los genes rapA y rapB se encuentran involucrados en la transcripción y
controlan las condiciones de crecimiento y la esporulación. rap y phr son
genes homólogos que codifican para la familia de las proteínas Rab,
usando pequeños péptidos derivados del gen phr, siendo secretados por
la célula al medio externo y posteriormente captados por un
oligopeptido (Opp) encontrado en la membrana celular, donde son
transportados por permeasas hasta el citoplasma y luego de ser
interiorizado, cada péptido phr interactúa con proteínas que inhiben o
activan la esporulación dependiendo de los requerimientos de la bacteria
[14,20].
PAPEL DEL QUORUM SENSING EN LOS FENOMENOS COLECTIVOS
BACTERIANOS
Las bacterias mantienen una comunicación permanente entre ellas,
dentro de los diferentes ambientes o microambientes donde
permanecen y conviven. Esta compleja interacción de microorganismos
se lleva cabo gracias a la señalización bioquímica que les permite
reconocer cuando se alcanza el umbral poblacional para desarrollar
funciones inherentes al comportamiento social como la formación de
biopelículas o movimientos colectivos como el swarming. [21]
La participación colectiva ayuda a las bacterias como P. aeruginosa a
sobrevivir en una amplia gama de ambientes. Las infecciones por este
microganismo son difíciles de erradicar, debido a la gran resistencia que
poseen a los antibióticos y desinfectantes, y al crecimiento de
biopelículas, tanto estos fenómenos como la síntesis de productos
tóxicos y degradativos son posibles debido a los sistemas de
autoinducción [22].
Se cree que S. aureus posee dos mecanismos independientes en la
formación de biopeliculas, la primera consiste en un polisacárido
extracelular, llamado PAI (polisacárido adhesina intercelular) y el
segundo es independiente a polisacáridos, posiblemente con la
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12. participación de proteínas de adhesión y regulado por genes agr, que le
confiere a la bacteria la capacidad de formar de biopeliculas [23].
La bacteria Vibrio cholerae por lo general habita en ambientes acuáticos
naturales, pero es mejor conocida como el agente causante del cólera,
una enfermedad diarreica grave. Dos factores de virulencia son la
toxina colérica (TC) y toxina reguladora de pilis (TCP), las cuales
juegan un papel importante en la producción de la enfermedad, Tales
toxinas son producidas solo de manera colectiva y su regulación se da
por dos proteínas (autoinductores) ToxR y TCPP [24].
Biopelículas: Se definen como una comunidad de microorganismos que
crecen en una matriz de exopolímeros adheridos a una superficie inerte
o a un tejido vivo. Los procesos relacionados con la formación de
biopelículas están regulados por sistemas de QS, y el tipo de señales
químicas que usan para su formación puede variar dependiendo del
microorganismo [11]. Un gran número de infecciones en el humano son
causadas por estas asociaciones bacterianas incluyendo la caries dental,
la enfermedad periodontal, otitis media, infecciones músculo-
esqueléticas, infección del tracto biliar, endocarditis bacteriana y
neumonía en pacientes con fibrosis quística [25].
En la formación de las biopelículas ocurren diferentes fases de desarrollo
que son: acondicionamiento, adhesión, síntesis de matriz extracelular,
maduración y dispersión, lo que lleva a la formación de una estructura
en forma de depósitos homogéneos y acumulaciones viscosas celulares
rodeadas de una matriz de polímeros con canales abiertos para el
movimiento de agua. En la primera fase de formación las bacterias
deben vencer las fuerzas de repulsión hasta lograr la adsorción
irreversible al material al cual se van a adherir, seguida de la formación
de una microcolonia [26]. Cabe mencionar que al alcanzar una densidad
de población determinada, se induce la síntesis de metabolitos
secundarios que produce la formación del exopolisacárido que se
extiende hasta lograr la maduración de la biopelícula. La disgregación
permite la formación de una nueva colonia o su eliminación [27].
Con el desarrollo de la tecnología médica, aparecieron materiales que
permiten ser implantados en el organismo sin causar reacciones
adversas, pero estos no están exentos de contaminación bacteriana y la
formación de biopelículas en ellos [23].
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13. Swarming: Es uno de los fenómenos de movimiento colectivo
bacteriano muy característico de algunas especies, el cual se desarrolla
en un medio de cultivo sólido. Dicho fenómeno puede evidenciarse
macroscópicamente por formación de una película sobre la superficie del
medio que se extiende hasta cubrir toda la placa. Para que las bacterias
puedan formar colonias con movimiento de tipo swarming en medios
sólidos, se tienen que producir tres procesos secuenciales: a. La
formación de una colonia regular en el punto de inoculación del medio
de cultivo. b. La diferenciación de las células del borde de la colonia, de
forma que se vuelven más largas (hasta 50 μm) y desarrollan flagelos
varias veces más largos que las de las células basales. c. Lo anterior
origina un movimiento direccional hacia delante sobre la superficie del
medio de cultivo.
En el género en que mejor se ha estudiado este desplazamiento es en el
Proteus, cuyo movimiento de swarming se desarrolla por la formación
de círculos a partir del punto de inoculación, que le brindan un aspecto
notorio a la colonia, este fenómeno solo se da cuando hay alta densidad
de bacterias. Proteus induce una respuesta con la molécula de AHL para
el reconocimiento de superficies, así pueden moverse rápida y
coordinadamente sobre la superficie en la cual se establecen [28,29].
APLICACIONES DEL ESTUDIO DE QUORUM SENSING
Inhibición del quorum sensing
Al conocer los mecanismos moleculares de interacción que desarrollan
las bacterias se abren nuevas puertas terapéuticas para el tratamiento
de las infecciones bacterianas, que quizás puedan resolverse algún día
sin acudir a los antibióticos; los cuales no siempre son eficaces por la
resistencia que hacen algunos patógenos y por el uso excesivo e
indiscriminado de los mismos [16]. El conocimiento acumulado de los
sistemas de comunicación bacteriana y su dinámica de coordinación
para formar biopelículas, expresar factores de virulencia, moverse
colectivamente, etc, hace posible pensar en la implementación de
inhibidores naturales o sintéticos del QS para el tratamiento de las
infecciones bacterianas causadas por Pseudomonas aeruginosa,
Staphylococcus aureus, Streptococcus pneumoniae y Escherichia coli
entre bacterias en las cuales ya se conocen los sistemas de QS [28].
El proceso de QS puede ser interrumpido por diferentes mecanismos
como reducir la actividad de la AHL utilizando una enzima del grupo de
las lactonasas cuya función es hidrolizar el anillo de lactona de las
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14. AHLs, este mecanismo interfiere en los sistemas de QS de bacterias
gramnegativas, pero no afecta a las grampositivas que tienen
oligopéptidos ciclicos como moléculas autoinductoras. Otro mecanismo
de bloqueo es la disminución de la concentración de AHL activa en el
medio. Así, las AHLs se degradan de modo espontáneo por hidrólisis
alcalina a pHs elevados aunque esta disminución de la concentración de
AHL puede también deberse a mecanismos enzimáticos. Se han descrito
algunas bacterias con capacidad de degradar señales AHL, por lo que las
bacterias responsables podrían ser utilizadas en el bloqueo de
comunicación bacteriana y sus enzimas tienen gran interés para su uso
en aplicaciones biotecnológicas. Existen otros compuestos químicos que
actúan como inhibidores enzimáticos, uno de estos es el Triclosan que
es capaz de inhibir la enoil-ACPO reductasa, cuyo producto es
fundamental en la biosíntesis de las AHLs (Fig. 5) [1].
Otro mecanismo que se puede usar es el bloqueo de la transducción de
la señal de QS que se puede lograr por la presencia de un antagonista
de la AHL capaz de competir o interferir con la unión de la señal a su
receptor LuxR. Los antagonistas competitivos serían lo suficientemente
similares, estructuralmente, a las AHLs para permitir su unión al
receptor pero no activarían la transducción de señal posterior, mientras
que los antagonistas no competitivos mostrarían baja o ninguna
similitud estructural con las AHLs, ya que se unirían a sitios distintos del
receptor LuxR. Se ha observado que los antagonistas pueden acelerar la
degradación de LuxR por la célula cuando se unen a esta [30,31,32].
Figura 5: A) Cuatro posibles modos de degradación enzimática de
AHLs. Los números indican la posición de corte de las enzimas: 1)
Lactonasa; 2) Descarboxilasa; 3) Deaminasa y 4) Acilasa. B) Modo de
acción de los dos tipos principales de enzimas de QQ conocidos. Las
lactonasas hidrolizan el anillo HSL de la AHL mientras que las acilasas
rompen el enlace amida entre el anillo HSL y el ácido graso.
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15. Fuente: Dong, Y. et al. (2005). Quorum Sensing and Quorum-Quenching Enzymes
AUTOINDCUTORES EN CELULAS EUCARIOTAS
Según investigaciones realizadas en los últimos años, se ha
comprobado, que los autoinductores pueden influir en diversos procesos
realizados en las células eucariotas; fenómeno denominado señalización
inter-reino, siendo uno de los casos más mencionados el de la N-3-oxo-
decanoil-HSL producida por P.aeruginosa, que actúa en células de
mamíferos, promoviendo actividad inmunorreguladora, ya que inhibe la
interleuquina 12 (IL12) y a su vez activando el factor de necrosis
tumoral alfa (FNT ). En otros estudios in vitro se ha podido indagar que
la N-3-oxo-decanoil-HSL, favorece la actividad pro-inflamatoria y acelera
la apoptosis en varios tipos celulares, incluyendo macrófagos,
neutrófilos y células de carcinoma de seno; indicando así la importancia
de plantear una posible alternativa terapéutica contra el cáncer,
utilizando N-3-oxo-decanoil-HSL con el fin de inducir apoptosis en
aquellas células que han sido alteradas en su ciclo celular. Por otro lado,
es interesante resaltar, que se ha descrito el efecto farmacológico de
dicho componente molecular (N-3-oxo-decanoil-HSL), en la inhibición de
la vasoconstricción de arterias coronarias de cerdo y la producción de
bradicardia [3,33,34].
CONCLUSIONES
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16. El QS es un mecanismo de comunicación celular desarrollado a través
de señales químicas, que permite a las bacterias desempeñar diversos
mecanismos de interacción en presencia de una alta biomasa
poblacional para realizar actividades colectivas.
El conocer la capacidad de comunicación entre microorganismos permite
desarrollar alternativas de solución encaminadas a aplicar métodos de
control que impidan el desarrollo de factores de virulencia facilitando el
trabajo del sistema inmunológico.
Los diferentes mecanismos de señalización bioquímica utilizados por las
bacterias son específicos dependiendo del microorganismo que lo utilice,
permitiendo así establecer vías de comunicación para el desarrollo de
sus actividades fisiológicas y metabólicas. Esta característica permitiría
crear monoterapias o adyuvantes específicos para diferentes infecciones
producidas por diferentes bacterias.
Con el conocimiento del “lenguaje bacteriano” el hombre podrá crear
herramientas con las que podrá interferir dicha comunicación, haciendo
imposible la acción comunitaria de las bacterias que es la clave de su
éxito sobre organismos superiores.
REFERENCIAS
1. Romero, M.; Otero, A. 2010. Interceptación de señales de
comunicación bacteriana en bacterias aisladas del medio marino. Revista
Real Academia Galega de Ciencias, [en línea] [último acceso 24 marzo
2013] Vol.24: 129-206. Disponible en: http://www.ragc.cesga.es/
RRAGC/revista2010/pdf/interceptacion.pdf
2. Barreto, A. Quorum Sensing: Sistemas de comunicación
bacteriana. 2011. Ciencia actual [en línea] [último acceso 21 marzo
2013] 1(1)58-69 Disponible en: http://letravirtual.usbctg.edu.co/
index.php/cienciaactual/article/viewFile/159/152
3. Flores, M.; Aguilar, G.; Cabrera, C.; Guzmán. J.; Flores, M. 2011.
El impacto biológico de los autoinductores bacterianos. Revista de la
Sociedad Venezolana de Microbiología [en línea] [último acceso 21
Marzo 2013] 31:104-111. Disponible en: http://www.scielo.org.
ve/pdf/rsvm/v31n2/art05.pdf
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17. 4. Nealson, K.; Platt, T.; Hastings, C. 1970.Cellular control of the
synthesis and activity of the bacterial luminescent system. J. Bacteriol.
104(1):313-22
5. Fuqua, W.; Winans, S.; Greenberg, P. 1994. Quorum Sensing in
Bacteria: the LuxR-LuxI family of cell density-responsive transcriptional
regulators. J. Bacteriol 176(2):269-275
6. Gray, K.; Passador, L.; Iglewski, B.; Greenberg, P. 1994.
Interchangeability and specificity of components from the quorum-
sensing regulatory systems of Vibrio fischeri and Pseudomonas
aeruginosa. J. Bacteriol. 176(10):3076–3080.
7. Rojas, M. Quorum sensing en la asociación beneficiosa de las
bacterias con las plantas. 2011. Rev. Colomb. Biotecnol. 13(2):135-143.
8. Fuqua, C. 2006. The QscR Quorum-Sensing Regulon of
Pseudomonas aeruginosa: an Orphan Claims Its Identity. J. Bacteriol
188(9):3169.
9. Fuqua, C.; Greenberg, P. 2002. Listening on bacteria: acyl-
homoserine lactone signalling. Nat Rev Mol Cell Bio. 3:685-697.
10. Debler, E.; Kaufmann, G.; Kirchdoerfer, R.; Mee, JM.; Janda,
KD. 2007. Crystal Structures of a Quorum-quenching Antibody. J Mol Bio
18:1392–1402.
11. Marquina, D.; Santos, A. 2010. Sistemas de quorum sensing en
bacterias. Reduca 3(5):39-55.
12. Eboigbodin, K.; Robinson, G. 2009. Monitoring bacterial Cell-to-
Cell communication “Quorum sensing” using Fluostar Optima.BMG-
Labtech. [en línea] [último acceso 20 Abril 2013]. Disponible en:
http://www.bmglabtech.com/db_assets/applications/downloads/
applications/199-quorum sensing.pdf
13. Sprague, G.; Winans, S. 2006. Eukaryotes learn how to count:
quorum sensing by yeast. Genes & Dev 20:1045–1049
W
orking
paper.Allrights
reserved

18. 14. Waters, C.; Bassler, B. Quorum sensing: Cell to Cell
Communication in Bacteria. Annual Reviews and Cellular Developmental
Biology. 21:319-346.
15. Schertzer, J.; Whitele, M. 2012. Bilayer-Couple Model of Bacterial
Outer Membrane Vesicle Biogenesis. [en línea] [fecha de acceso 11
marzo 2013] Disponible en: http://mbio.asm.org/content/3/2/e00297-
11.full.pdf+html
16. Cámara, M.; Williams, P.; Hardman, A. 2002. Controlling infection
by tuning in and turning down. Lancet Infect Dis. 2(11):667-676.
17. Kessel, J.; Rutherford, S.; Shao, Y.; Utria, A; Bassler, B. 2005
Individual and Combined Roles of the Master Regulators AphA and LuxR
in Control of the Vibrio harveyi Quorum-Sensing Regulon. J. Bacterol
195(3):436–443.
18. Gobbetti, M.; Angelis, M.; Cagno, R.; Minervini, F.; Limitone, A.
2007. Cell–cell communication in food related bacteria. International
Journal of Food Microbiology. 120:34–45
19. Galloway, W.; Hodgkinson, J.; Bowden, S.; Welch, M.; Spring, D.
2012. Applications of small molecule activators and inhibitors of quorum
sensing in Gram-negative bacteria. Trends in Microbiol. [en línea]
[último acceso 14 Abril 2013]. Disponible en:
http://www.sinab.unal.edu.co:2053/science/article/pii/S0966842X12001
138
20. Bongiorni, C.; Ishikawa, S.; Stephenson, S. 2005. Synergistic
Regulation of Competence Development in Bacillus subtilis by Two Rap-
Phr Systems. J. Bacteriol. 187(13):4353-61
21. Díaz, A.; Vivas, R.; Puerta, LA.; Húmedo, M.; Arévalo, L.;
Cabrales, et al. 2010. Biopelículas como expresión del mecanismo de
quorum sensing: Una revisión. Av Periodon Implantol. 23(3):195-201.
22. Arráiz, N. 2001. “Quorum sensing” y virulencia en Pseudomonas
aeruginosa (Revisión). Kasmera. 29(1):97-118.
23. Caetano, M.; Ferreira, R.; Buckner, M.; Finlay, B. 2010. Quorum
sensing in bacterial virulence. Microbiology. 156:2271–2282.
W
orking
paper.Allrights
reserved

19. 24. Zhu, J.; Miller, M.; Vance, R.; Dziejman M.; Bassler, B. et al.
2002. Quorum-sensing regulators control virulence gene expression in
Vibrio cholerae. PNAS. 99(5):3129–3134.
25. Agustino, A.; Soberon, G. 2002. El complejo lenguaje de las
bacterias. Revista de la Academia Mexicana de Ciencias. 53(1):60-67.
26. Betancourth, M.; Botero, J.; Rivera, S. 2004. Biopelículas: una
comunidad microscópica en desarrollo. Colombia Médica. 35(3):312-
315.
27. Castrillón, L.; Palma, A.; Padilla, M. 2010. Importancia de las
biopelículas en la práctica médica. Dermatol Rev Mex. 54(1):14-54.
28. Kirov, S. 2003. Bacteria that express lateral flagella enable
dissection of the multifunctional roles of flagella in pathogenesis. FEMS
Microbiol Letters. 224:151-159.
29. Díaz, D.; Santos, A. 2010. Procesos biológicos regulados por
quorum sensing. Reduca 3(5):56-74.
30. Kalia, V. 2012. Quorum sensing inhibitors: An overview.
Biotechnology Advances 31:224–245.
31. Hmelo, L.; Mooy, V. 2009. Kinetic constraints on acylated
homoserine lactone-based quorum sensing in marine environments,
Aquat Microb Ecol 54:127–133.
32. Fozard, J.; Lees, M.; King, J.; Logan, B. 2012. Inhibition of
quorum sensing in a computational biofilm simulation. Science.
109:105–114.
33. Park, JM.; Kim, JH. 2012. Leukotriene B4 Receptor-2 Promotes
Invasiveness and Metastasis of Ovarian Cancer Cells through Signal
Transducer and Activator of Transcription 3 (STAT3)-dependent Up-
regulation of Matrix Metalloproteinase. J Biol Chem. [en línea] [último
acceso 3 Abril 2013] Disponible en: http://www.jbc.org/
content/287/17/13840.full.pdf+html
34. Wynendaele, E.; Pauwels, E.; Wiele, C.; Burvenich, C.; De
Spiegeleer, B. 2012. The potential role of quorum-sensing peptides in
oncology. Medical Hypotheses. 78(6):814–817.
W
orking
paper.Allrights
reserved