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Sistemas de secreción en
bacterias
Por Ayala Guerraro, Delgado Cortes, Oloarte Pulido, Ortiz Hernandez y Rojo Muñiz
INTRODUCCIÓN
• Una proteína transmembranal
Transporte Simple
• Serie de proteínas que cooperan en el sistema de
transporte
Traslocación de grupo (fosfotransferasas)
• Una proteína de unión al sustrato, un transportador
integrado en la membrana y una proteína que hidroliza ATP
Sistema ABC
Sistemas de transporte procariota
Traslocación de grupo o sistema
de las fosfotransferasas (PTS)
Sistemas de secreción en bacterias
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)
Sistemas de secreción en bacterias
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
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
Sistemas de secreción en bacterias
Componentes proteicos
Sustratos y señal de secreción
Sistema de secreción tipo V
A 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 VI
Las 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

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Sistemas de secreción en bacterias

  • 1. Sistemas de secreción en bacterias Por Ayala Guerraro, Delgado Cortes, Oloarte Pulido, Ortiz Hernandez y Rojo Muñiz
  • 2. INTRODUCCIÓN • Una proteína transmembranal Transporte Simple • Serie de proteínas que cooperan en el sistema de transporte Traslocación de grupo (fosfotransferasas) • Una proteína de unión al sustrato, un transportador integrado en la membrana y una proteína que hidroliza ATP Sistema ABC Sistemas de transporte procariota
  • 3. Traslocación de grupo o sistema de las fosfotransferasas (PTS)
  • 5. Sistemas de transportes de solutos en procariotas
  • 7. • 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)
  • 8. 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)
  • 11. 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
  • 12. • 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.
  • 13. • 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
  • 14. 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
  • 15. • 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
  • 16. • 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
  • 17. 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 En intimo contacto con la célula eucariota Por lo tanto, para que las proteínas puedan ser exportadas al exterior
  • 19. 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
  • 22. Sustratos y señal de secreción
  • 23. Sistema de secreción tipo V A través de este sistema se exportan proteínas con diferentes funciones incluyendo proteasas, toxinas, adhesinas e invasinas.
  • 24. 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
  • 25. 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
  • 26. Sistema de secreción tipo VI Las 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.
  • 27. • 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
  • 28. 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
  • 29. • 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
  • 30. 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