Muchas bacterias liberan vesículas de membrana, que son esferas a nanoescala que consisten en una membrana celular que contiene varias biomoléculas. Las vesículas de membrana pueden transportar ADN y proteínas, y están involucradas en interacciones bacterianas. Tienen aplicaciones potenciales en nanotecnología y biomedicina; por ejemplo, en el tratamiento del cáncerSin embargo, actualmente no se conoce bien la formación de vesículas de membrana por bacterias. En particular, el mecanismo de liberación de vesículas de membrana de bacterias Gram-positivas, que tienen una pared celular muy gruesa, ha seguido siendo un enigma.
En un esfuerzo de colaboración, investigadores japoneses y suizos investigaron la formación de vesículas de membrana en el modelo de bacteria Gram-positiva Bacillus subtilis . El equipo pudo visualizar la liberación de vesículas de membrana mediante el uso de técnicas de imágenes de células vivas y la criotomografía electrónica de vanguardia. Las imágenes de células vivas permiten seguir el destino de las células durante la formación de vesículas de membrana en tiempo real,mientras que la criotomografía electrónica puede proporcionar estructuras tridimensionales de células de alta resolución en un estado casi nativo.
Las imágenes de células vivas mostraron que las células que liberaron vesículas de membrana murieron pero conservaron su estructura celular. La criotomografía de electrones demostró además que se formaron pequeños agujeros en la pared celular, a través de los cuales la membrana celular sobresalía y formaba vesículas. Una serie de experimentos indicaron queLos agujeros en la pared celular fueron formados por una endolisina, una enzima que típicamente usan los virus que infectan las bacterias fagos para romper la pared celular de sus huéspedes e inducir su liberación al medio ambiente.
"Este es uno de los primeros ejemplos que muestra claramente cómo se forman las vesículas de membrana en las bacterias Gram positivas", dice el primer autor Masanori Toyofuku Universidad de Tsukuba, Universidad de Zurich. "Encontramos que el material de la membrana se extruye a través de un agujeroen la pared celular, forma una vesícula y luego se desprende de la célula ".
Los experimentos de imágenes de células vivas también indicaron que la formación de vesículas de membrana por una célula puede desencadenar la formación de vesículas en bacterias vecinas porque la endolisina liberada daña la pared celular de las células cercanas.
Se ha demostrado previamente que la endolisina induce la formación de vesículas de membrana en bacterias Gram negativas. Por lo tanto, los hallazgos del equipo fortalecen aún más la importancia de las endolisinas en la producción de vesículas de membrana en bacterias, lo que sugiere un mecanismo de formación universal. Se ha planteado la hipótesis de que la producción de vesículas de membrana esimportante para neutralizar agentes ambientales, como péptidos antimicrobianos o bacteriófagos, que se dirigen a las membranas de las bacterias.
"Considerando la gran abundancia de fagos en el medio ambiente y otros mecanismos que interrumpen la pared celular, la lisis celular puede desempeñar un papel importante en la formación de vesículas de membrana en la naturaleza", dice Leo Eberl Universidad de Zurich. "Sería interesantepara dilucidar las proporciones de vesículas en el medio ambiente que se originan a partir de la lisis celular y mecanismos alternativos ".
El conocimiento de que las endolisinas inducen la formación de vesículas de membrana en bacterias puede avanzar su uso en nanotecnología y biomedicina.
"Prevemos que la producción en masa de vesículas de membrana se puede lograr mediante el desarrollo de cepas bacterianas con producción de endolisina diseñada", explica Nobuhiko Nomura Universidad de Tsukuba.
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Materiales proporcionados por Universidad de Tsukuba . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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