Las bacterias modifican la composición de su pared para adaptarse a cambios ambientales

En un trabajo anterior publicado en la prestigiosa revista Science, el Dr. Felipe Cava y colaboradores en el laboratorio de Matthew K. Waldor (Universidad de Harvard) mostraban por primera vez que muchas bacterias eran capaces de producir y liberar D-amino ácidos al ambiente extracelular en altas concentraciones (milimolares). Estos D-amino ácidos no canónicos (NCDAAs, llamados así para distinguirlos de la D-Ala y D-Glu que habitualmente forman parte de la composición de la pared bacteriana), hasta ahora ampliamente ninguneados por la comunidad científica, son capaces de regular la síntesis del peptidoglicano, principal ingrediente de pared bacteriana. Esta regulación a través de NCDAAs sincroniza el metabolismo de la pared celular en toda la población bacteriana y con ello favorece la adaptación del organismo a condiciones ambientales adversas.

La particularidad de los NCDAAs sobre otros sistemas descritos de tipo “quorum sensing“, se basa en que su modo de acción no modula la expresión génica.  En el trabajo publicado en Agosto en EMBO J -nuevamente gracias a la colaboración entre el Centro de Biología Molecular “Severo Ochoa” (CSIC-UAM) y el laboratorio del Prof. Waldor en Harvard-, los autores muestran que la mayor parte del beneficio adaptativo que los NCDAAs confieren a la pared bacteriana se basa en su incorporación en la composición del peptidoglicano. Este editado del peptidoglicano es dependiente del factor sigma RpoS, el cual es activo durante muy distintos tipos de estrés abriendo la posibilidad a que los NCDAAs medien la adaptación y/o protección de las bacterias a un amplio rango de condiciones ambientales adversas. Este hallazgo muestra una nueva visión de la composición del  peptidoglicano, mucho más flexible de lo que se aceptaba como dogma. Cava y colaboradores han demostrado que la incorporación de los NCDAAs en el peptidoglicano se da a través de dos vías,  las cuales han caracterizado y reconstituido in vitro, usando Vibrio cholerae como modelo, el agente causante del cólera. Sin embargo, el mayor significado biológico de este descubrimiento radica en su generalización a organismos pertenecientes a muy diversos grupos bacterianos. La regulación de la pared bacteriana mediante NCDAAs es aun más general que la propia producción de estos metabolitos. En otras palabras, organismos no productores pueden verse beneficiados (o perjudicados) por los NCDAAs liberados por organismos productores que co-habiten una misma comunidad poli-microbiana.

Estudios futuros sin duda revelaran nuevas actividades de los NCDAAs en comunicación bacteriana y respuesta a estrés.

Felipe Cava Valenciano (CBMSO)

Pie de figura: Las bacterias producen diversos tipos de D-amino acidos, formas especulares de los L-amino acidos que contituyen las proteinas, para regular la composicion de la pared bacteriana y asi permitir su adaptacion a cambios ambientales. La imagen ilustra las formas especulares L- y D-Metionina junto con la bacteria Vibrio cholerae, objeto del estudio. Imagen cedida por Dr. Felipe Cava.

DIVULGACIÓN CIENTÍFICA  DE AGOSTO DE 2011