Quick, pode descrever os seus avós? Staphylococcus aureus, ou o estafilococo dourado, pode e é uma única célula. Se não pudesses, devias visitá-los mais vezes. Em qualquer caso, um papel muito legal saiu recentemente, mas antes que possamos chegar lá, precisamos começar por ir para trás para explicar uma estrutura bacteriana muito importante chamada peptidoglicano.,o peptidoglicano é um polímero de aminoácidos (daí o peptido-) e açúcares (daí o glicano) que compõem a parede celular de todas as bactérias. Esta estrutura é tão fundamental para a vida bacteriana que a maior divisão funcional das espécies bacterianas é baseada na estrutura desta camada peptidoglicana, que pode ser explorada por um protocolo de coloração especial.
sim, já usei isto antes, mas ainda funciona. Crédito: Eu.
de volta em 1884, um tipo chamado Gram desenvolveu uma técnica de coloração para visualizar amostras de bactérias (agora chamada de mancha de Grama)., Era realmente importante porque, como diz a história, a pneumonia era um grande problema na época e havia três causas; Desconhecido (mais tarde identificado como pneumonia viral) e dois tipos de pneumonia bacteriana causada por Streptococcus pneumoniae ou Klebsiella pneumoniae. A pneumonia causada por Streptococcus é mais contagiosa e desenvolve-se mais rápido do que a pneumonia causada por Klebsiella, que tende a afectar apenas o imunocomprometido., A mancha de Gram, que era rápida e definitiva, permitiu que os três tipos diferentes de paciente de pneumonia fossem agrupados, reduzindo a propagação e, portanto, prevenindo a doença.
Gram Stain of mixed cultures of S. aureus (purple) and E. coli (red). Credit: Wikimedia.então como é que a mancha de Gram funcionou? Por causa da camada peptidoglicana., A camada de peptidoglicano espessada em células Gram-positivas permite-lhes reter a mancha (daí permanecendo “mancha positiva” ou “Gram positiva”) onde como a camada fina vista em células Gram-negativas não pode impedir a mancha de se escorrer (daí mancha e gram negativo). Claro que o próprio Gram não sabia disto, mas a sua mancha foi um sucesso e foi em 1884, por isso, dêem-lhe uma oportunidade.
imagem bastante simples, mas tudo é codificado por cores. Credit: Wikimedia.
peptidoglicano é também de importância vital para o funcionamento dos antibióticos., O papel de uma parede celular bacteriana é defensivo. A parede está lá pela mesma razão que nossa pele está em nós, para manter o interior dentro e o exterior para fora e ele faz isso limitando fisicamente o tamanho e a forma da célula. No mundo microbiano, uma das forças mais importantes que mudam o tamanho e a forma das células é, acreditem ou não, a água.
uma célula bacteriana é uma pequena bolha salgado geralmente existente em um ambiente menos salgado., O problema está em que, a menos salgado ambiente quer mesmo todas as concentrações de sal para que a água corria para dentro da célula para diluir seu sal até que ele coincida com o ambiente, ou até que ele explode e mata a célula. Este processo é dado o nome osmose. O papel do peptidoglicano é agir como uma barreira física para a célula tomar muita água e se matar. É como tentar inflar um balão dentro de uma pequena caixa, uma vez que uma certa quantidade de ar vai para a caixa empurra de volta no balão em expansão e não mais ar pode ser empurrado para dentro do balão.,mas suponha que poderíamos quebrar esta parede peptidoglicana, que resultaria na bactéria perder esta camada protectora e tornar-se vulnerável à osmose causando a pop celular. Não seria um óptimo antibiótico?
acontece que é um grande antibiótico, penicilina. A penicilina actua inibindo a reparação da camada peptidoglicana, pelo que os compostos danificados e o peptidoglicano é comprometido, tornando-se susceptível à lise osmótica.
isto também explica porque a penicilina e a sua derivada são mais eficazes contra as células Gram-positivas., Com a sua camada peptidoglicana escondida sob uma membrana lipídica externa, é mais difícil para a penicilina atingir o peptidoglicano onde tem actividade, enquanto as paredes celulares Gram positivas deixam o peptidoglicano exposto.a penicilina é tão boa a matar bactérias que as bactérias tiveram de evoluir à sua volta. Eles fazem isso de duas maneiras, ou eles destroem a penicilina em si ou eles mudam o alvo da penicilina para algo que a penicilina não pode reconhecer., Seja como for, o uso da penicilina e a exploração desta parede peptidoglicana desencadearam uma corrida armamentista com o mundo microbiano para que pudessem proteger o precioso peptidoglicano.
mencionei no topo que S. aureus sabe como é o avô e que isso estava relacionado com o peptidoglicano e isso vem de volta a como esta bactéria determina como ele vai se dividir.A recent paper in Nature Communications by Prof. Simon Foster’s group (Turner et al.,, 2010, see below) has shown that the Golden Staph has detectable ridges in its peptidoglycan structure, a kind of pie crust that can be found in a very specific pattern. Eles descobriram que um cume foi equatorial (todo costela), um segundo ridge cortado apenas um hemisfério (meia costela) e um terceiro ridge perpendicularmente cortado metade do anteriormente cortada hemisfério (trimestre costela).,
é conhecido há algum tempo que Staphylococcus forma-se em cachos, na verdade o seu nome vem da palavra grega para uvas, e ainda mais recentemente tem sido observado que a divisão de células estafilocócicas ocorre em uma ordem muito específica. A primeira divisão está dentro do eixo x, a segunda dentro do eixo y, em seguida, a terceira no eixo z antes de se repetir. Cada divisão celular ocorre dentro de um novo plano e em ângulos retos à última divisão celular.
My own rendering of S. aureus division patterns., Cada divisão numerada por ordem e deve ser óbvio que ” 1 ” e ” 4 ” são a mesma etapa de um ciclo repetitivo. Crédito: Eu.
o que o Prof. Foster e o seu grupo demonstraram é que as costelas de peptidoglicano marcam o local da síntese peptidoglicana durante a divisão celular estafilocócica e, devido à forma como cada célula divide, mantém a informação das duas divisões anteriores, as suas divisões parental e grand-parental! Além disso, esta observação indica que este processo não é Aleatório e, portanto, provavelmente impulsionado pelo peptidoglicano em si.,o peptidoglicano é uma substância maravilhosa. Sem ela, as bactérias seriam vulneráveis à morte por água, não seríamos capazes de distingui-las rapidamente, fácil ou barato e estaríamos sem penicilina, possivelmente a segunda maior inovação Biomédica após as vacinas. Agora parece que o peptidoglican pode controlar o local da divisão celular, em S. aureus de qualquer maneira, indicando que pode haver mais para descobrir sobre este wonderwall bacteriano.