Resumen

Las bacterias han desarrollado mecanismos de protección contra la acción letal de las colicinas producidas y excretadas al medio por las bacterias colicinógenas. Hasta ahora se han descrito cuatro mecanismos de protección: inmunidad, resistencia, tolerancia y el carácter PacB. Los tres primeros protegen de un grupo específico de colicinas, y han sido extensamente estudiados y caracterizados. El carácter PacB confiere protección contra todas las colicinas formadoras de canales. Esta nueva propiedad está codificada en plásmidos no colicinógenos del Complejo de Incompatibilidad H. El fenotipo PacB está ligado al de resistencia a oxianiones de telurio. Los estudios fisiológicos y moleculares de la región PacB-Te del plásmido Mip233 (IncHI3) condujeron a la proposición de un modelo mecanístico, en el cual se considera que el producto del determinante PacB, tiene actividad de reductasa (determina la resistencia a Telurito) y actúa a nivel de membrana interaccionando con proteínas del sistema de translocación Tol y/o otros componentes de la envoltura celular impidiendo la formación del canal transmembrana.

Introducción

Las colicinas son proteínas bactericidas producidas por cepas de Escherichia coli portadoras de plásmidos colicinogénicos. El origen y evolución de la colicinogenia permanece controversial. Dado que la producción de colicinas está codificada en plásmidos, se asume como una función dispensable y no esencial para la sobrevivencia de las bacterias coliformes. Sin embargo, la abundancia relativa de las cepas colicinogénicas entre los aislados de E. coli (30-50%), y la organización altamente conservada de la secuencia de los genes y sus proteínas, sugieren que podrían jugar un papel muy importante en la ecología de las bacterias coliformes. Las colicinas conferirían ventajas a las células productoras en la colonización y defensa de un nicho ecológico, sobre las células no colicinogénicas sensibles que compartan el mismo ambiente. La prevalencia de cepas colicinogénicas en el ecosistema gastrointestinal podría ser explicada sobre esta base, aún cuando no existan evidencias directas que la apoyen.

La síntesis de las colicinas es inducible por exposición a condiciones de estrés en el medio. Una vez que la colicina es producida en el interior celular, es transportada al exterior causando la lisis de la célula productora, y la muerte de las células sensibles que comparten el mismo nicho ecológico. De esta manera, la producción de colicinas representa una ventaja selectiva para el resto de la población colicinogénica que no llegó a secretar la colicina a la cual es inmune.

El peso molecular de las colicinas varía entre 29.000 y 75.000 Daltons. Hasta la fecha se han identificado 18 colicinas. En base a su modo de acción han sido clasificadas en dos grupos: Colicinas enzimáticas y Colicinas formadoras de canales. Las primeras matan a las células sensibles por degradación de su DNA ó inhibición de la síntesis proteica. Las segundas ejercen su efecto letal mediante la formación de canales iónicos voltaje-dependientes en la membrana citoplasmática de la célula sensible. En este último grupo se encuentran las Colicinas A, B, E1, Ia, Ib, K y N (Tabla 1) (3, 5, 6).

Para llevar a cabo el proceso de formación de poros o canales en la célula sensible, deben ocurrir los siguientes eventos secuenciales: 1) La colicina debe unirse a un receptor externo de membrana de la célula blanco; 2) debe ser translocada a través de la envoltura celular; y 3) debe insertarse en la membrana interna y formar el poro que conducirá a la muerte celular. Los receptores son proteínas integrales de membrana que normalmente son utilizados para la captación de nutrientes, como hierro, vitamina B12 y nucleósidos, entre otros. Para la translocación hacia la membrana interna utilizan ó bien el Sistema Ton ó el Sistema Tol. El Sistema Ton es utilizado para la translocación de nutrientes con consumo de energía. El Sistema Tol no es dependiente de energía y se ha sugerido que está involucrado en la integridad de la envoltura celular (3) (Tabla 1).

Se ha determinado la secuencia de aminoácidos de varias de las colicinas formadoras de canales, y su análisis ha permitido asociar dominios de la cadena polipeptídica con cada uno de los eventos necesarios para su acción. El dominio N-terminal esta involucrado en la translocación a través de la membrana externa, la zona de unión al receptor se encuentra en la zona central de la proteína y el extremo C-terminal es el dominio formador del poro. En todas, éste último dominio funcional se encuentra altamente conservado, sugiriendo un mecanismo común de acción. El modelo propuesto para explicar este mecanismo sugiere que dos regiones hidrofóbicas en la región C-terminal de la proteína se insertan espontáneamente en la bicapa lipídica, provocando un replegamiento de la proteína con la subsiguiente apertura del canal (1, 2).

Hasta los momentos han sido reportados cuatro mecanismos utilizados por las bacterias para protegerse de la acción letal de las colicinas formadoras de canales. Ellos son: inmunidad, resistencia, tolerancia y el carácter PacB. Los tres primeros son conocidos desde hace mucho tiempo y están bien caracterizados. El carácter PacB, descrito por primera vez en nuestro laboratorio, se encuentra actualmente en estudio.