rápido, ¿puedes describir a tus abuelos? Staphylococcus aureus, o el estafilococo dorado, puede y es una sola célula. Si no pudieras, deberías visitarlos más a menudo. En cualquier caso, un papel muy fresco salió recientemente, pero antes de que podamos llegar allí tenemos que empezar por ir hacia atrás para explicar una estructura bacteriana muy importante llamada peptidoglicano.,
el peptidoglicano es un polímero de aminoácidos (de ahí el peptido-) y azúcares (de ahí el –glicano) que constituye la pared celular de todas las bacterias. Esta estructura es tan fundamental para la vida bacteriana que la división funcional principal de las especies bacterianas se basa en la estructura de esta capa de peptidoglicano, que puede ser explotada por un protocolo de tinción especial.
Sí, he usado esto antes, pero todavía funciona. Crédito: Me.
en 1884 un tipo llamado Gram desarrolló una técnica de tinción para visualizar muestras bacterianas (ahora llamada tinción de Gram)., Fue realmente importante porque, según cuenta la historia, la neumonía era un gran problema en ese momento y había tres causas; desconocida (más tarde identificada como neumonía viral) y dos tipos de neumonía bacteriana causada por Streptococcus pneumoniae o Klebsiella pneumoniae. Es importante destacar que la neumonía causada por estreptococos es más contagiosa y se desarrolla más rápido que la neumonía causada por Klebsiella, que tiende a afectar solo al inmunocomprometido., La tinción de Gram, que fue rápida y definitiva, permitió agrupar los tres tipos diferentes de pacientes con neumonía, reduciendo la propagación y, por lo tanto, previniendo la enfermedad.
tinción de Gram de cultivos mixtos de S. aureus (púrpura) y E. coli (rojo). Crédito: Wikimedia.
entonces, ¿cómo funcionó la tinción de Gram? Debido a la capa de peptidoglicano., La capa de peptidoglicano engrosada en las células Gram positivas les permite retener la mancha (por lo tanto restante ‘tinción positiva’ O ‘Gram positivo) donde como la capa delgada que se ve en las células Gram negativas no puede evitar que la tinción se salga (por lo tanto tinción y Gram negativo). Por supuesto, el propio Gram no sabía esto, pero su Mancha fue un éxito y era 1884, así que dale un respiro.
imagen bastante simple pero todo está codificado por colores. Crédito: Wikimedia.
el peptidoglicano también es de vital importancia para la forma en que funcionan los antibióticos., El papel de una pared celular bacteriana es defensivo. La pared está ahí por la misma razón por la que nuestra piel está sobre nosotros, para mantener el interior dentro y el exterior fuera y lo hace al limitar físicamente el tamaño y la forma de la célula. En el mundo microbiano una de las fuerzas más importantes que cambian el tamaño y la forma de las células es, créanlo o no, el agua.
una célula bacteriana es una burbuja poco salada que generalmente existe en un ambiente menos salado., El problema radica en que el ambiente menos salado quiere igualar todas las concentraciones de sal para que el agua se precipite en la célula para diluir su salinidad hasta que coincida con la del ambiente, o hasta que estalle y mate la célula. Este proceso recibe el nombre de ósmosis. El papel del peptidoglicano es actuar como una barrera física para que la célula tome mucha agua y se mate a sí misma. Es como tratar de inflar un globo dentro de una caja pequeña, una vez que una cierta cantidad de aire entra en la caja empuja hacia atrás en el globo en expansión y no se puede empujar más aire en el globo.,
pero supongamos que podríamos romper esta pared de peptidoglicano, lo que resultaría en que la bacteria perdiera esta capa protectora y se volviera vulnerable a la ósmosis causando el pop celular. ¿No sería un gran antibiótico?
resulta que es un gran antibiótico, la penicilina. La penicilina funciona inhibiendo la reparación de la capa de peptidoglicano, por lo tanto, daña los compuestos y el peptidoglicano se compromete causando que se vuelva susceptible a la lisis osmótica.
esto también explica por qué la penicilina y su derivado son más eficaces contra las células Gram positivas., Con su capa de peptidoglicano oculta debajo de una membrana lipídica externa, es más difícil que la penicilina alcance el peptidoglicano donde tiene actividad, mientras que las paredes celulares Gram positivas dejan expuesto el peptidoglicano.
La penicilina es tan buena para matar bacterias que las bacterias han tenido que evolucionar. Lo hacen de dos maneras, o destruyen la penicilina en sí o cambian el objetivo de la penicilina a algo que la penicilina no puede reconocer., De cualquier manera nuestro uso de penicilina, y nuestra explotación de esta pared de peptidoglicano desencadenó una carrera armamentista con el mundo microbiano para que pudieran proteger el precioso peptidoglicano.
mencioné en la parte superior que S. aureus sabe cómo se veía el abuelo y que esto estaba relacionado con el peptidoglicano y esto vuelve a cómo esta bacteria determina cómo se dividirá.
Un artículo reciente en Nature Communications por el grupo del profesor Simon Foster (Turner et al.,, 2010, Ver más abajo) ha demostrado que el estafilococo dorado tiene crestas detectables en su estructura peptidoglicano, una especie de corteza de pastel que se puede encontrar en un patrón muy específico. Encontraron que una cresta era Ecuatorial (costilla entera), una segunda cresta bisecada solo un hemisferio (Media costilla) y una tercera cresta perpendicularmente bisecada la mitad del hemisferio previamente bisecado (cuarta costilla).,
se sabe desde hace tiempo que el estafilococo se forma en racimos, de hecho su nombre proviene de la palabra griega para uvas, y aún más recientemente se ha observado que la división celular estafilocócica tiene lugar en un orden muy específico. La primera división está dentro del eje x, la segunda dentro del eje y luego la tercera en el eje z antes de repetirse. Cada división celular tiene lugar dentro de un nuevo plano y en ángulo recto con la última división celular.
mi propia representación de patrones de división de S. aureus., Cada división numerada en orden y debería ser obvio que ‘1 ‘y’ 4 ‘ son la misma etapa en un ciclo repetido. Crédito: Me.
lo que el Prof. Foster y su grupo han demostrado es que las cortezas de pastel o costillas de peptidoglicano marcan el sitio de la síntesis de peptidoglicano durante la división celular estafilocócica y debido a la forma en que cada célula se divide, retiene la información de las dos divisiones anteriores, ¡sus divisiones parental y grand-parental! Además, esta observación indica que este proceso no es aleatorio y, por lo tanto, probablemente impulsado por el propio peptidoglicano.,
El peptidoglicano es una sustancia maravillosa. Sin ella, las bacterias serían vulnerables a la muerte por el agua, no seríamos capaces de distinguirlas de manera rápida, fácil o barata y estaríamos sin penicilina, posiblemente la segunda mayor innovación biomédica después de las vacunas. Ahora parece que el peptidoglicano puede controlar el sitio de la división celular, en S. aureus de todos modos, lo que indica que podría haber más para descubrir sobre este Wonderwall bacteriano.