Formacion de esporas bacterianas

Firmicutes

Figura 1. Visión general de la esporulación. (A) Formación de endosporas en Firmicutes. El proceso comienza con la formación de un tabique asimétrico. A continuación, el compartimento más grande engulle la espora inmadura más pequeña. La espora madura mediante la formación de capas protectoras y se libera mediante la lisis de la célula madre. (B) Formación de exosporas en Streptomyces. El proceso comienza con la formación de hifas aéreas, que posteriormente se dividen en numerosos compartimentos. Cada compartimento madura en una exospora que se libera de la cadena de esporas.

El conjunto de estímulos ambientales necesarios para iniciar la esporulación ha eludido a los investigadores durante años. En general, el principal desencadenante del inicio de la formación de endo y exosporas parece ser el agotamiento de los nutrientes, especialmente de las fuentes de carbono, nitrógeno y fósforo fácilmente disponibles (Higgins y Dworkin, 2012; McCormick y Flardh, 2012). Sin embargo, las especies individuales desarrollan mecanismos adicionales para la detección de estímulos específicos del nicho, como la exposición al oxígeno en Firmicutes obligatoriamente anaeróbicos (Mearls et al., 2012). Aunque los estímulos ambientales para la esporulación siguen siendo en cierto modo comparables entre Firmicutes y Actinobacterias, la regulación genética es muy diferente entre los dos filos. Dado que la esporulación implica extensas transformaciones morfológicas a través de la acción coordinada de cientos de proteínas, es un proceso muy costoso energéticamente. Por ello, las bacterias han desarrollado mecanismos para vigilar cuidadosamente su entorno y asegurar el momento adecuado de cada etapa del proceso.

Bacillus coagulans

ResumenLa exposición a un germinante específico puede inducir la germinación de esporas bacterianas latentes convirtiéndolas en células vegetativas metabólicamente activas y frágiles. Este fenómeno de conversión de las esporas de una fase a otra podría ser una estrategia potencial clave para el desarrollo de diferentes tipos de técnicas que van desde la detección de esporas hasta su erradicación y biosensores basados en esporas. Para ampliar este enfoque basado en la germinación bifásica de las esporas con el fin de facilitar el desarrollo de sistemas de detección, se requieren detalles mecanísticos de los marcadores que señalan el proceso de inicio de la germinación en las esporas bacterianas. Estos marcadores poseen un alto nivel de especificidad para la diferenciación en esporas germinantes y latentes. En esta línea, la presente revisión subraya las propiedades estructurales, la esporulación y la germinación en las esporas bacterianas, y cubre una descripción detallada de varios biomarcadores, a saber, la absorbancia (600 nm), el ácido dipicolínico (DPA), la refractilidad de las esporas, el ácido nucleico, el ATP, la resistencia al calor de las esporas y las enzimas que podrían ser valiosas para percibir la germinación en las esporas bacterianas. El análisis de la germinación mediante estos marcadores puede servir para explorar el uso eficiente de las esporas en el desarrollo de dispositivos de detección para la seguridad alimentaria y medioambiental.

Comentarios

ResumenLas esporas bacterianas son formas de vida robustas e inactivas con formidables propiedades de resistencia, en parte, atribuibles a las múltiples capas de proteínas que envuelven la espora en un escudo protector y flexible. La capa tiene una serie de características pertinentes para el campo emergente de la nanobiotecnología, como los protómeros autoensamblables y la capacidad de ingeniería y entrega de moléculas extrañas. Esta revisión da cuenta de los avances recientes que describen el uso de la espora, y específicamente, de la cubierta de la espora como vehículo para la presentación de antígenos heterólogos y la inmunización protectora (vacunación). A medida que aumenta el interés por la cubierta de las esporas, parece probable que se sigan explotando para la administración de fármacos y enzimas, así como una fuente de nuevas proteínas autoensambladas.

Simon M Cutting.Archivos originales de los autores para las imágenesAbajo están los enlaces a los archivos originales de los autores para las imágenes.Archivo original de los autores para la figura 1Archivo original de los autores para la figura 2Archivo original de los autores para la figura 3Archivo original de los autores para la figura 4Archivo original de los autores para la figura 5Derechos y permisosImpresiones y permisosAcerca de este artículoCite este artículoRicca, E., Cutting, S.M. Emerging Applications of Bacterial Spores in Nanobiotechnology.

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ResumenCuatro tipos de esporas son producidas por varios grupos representativos de bacterias. Las más estudiadas son las endosporas, que se encuentran en tres géneros: Bacillus, Clostridium y Sporosarcina. Las endosporas son esencialmente células latentes o en reposo y su formación no representa un proceso reproductivo. Lo mismo ocurre con los quistes, aunque una célula que produce quistes da lugar a dos. La formación de quistes es una característica del género Azotobacter. Las mixosporas, producidas por los miembros de los Myxobacterates, son también células en reposo. En cambio, su formación implica la diferenciación de estructuras especializadas portadoras de esporas pero, aun así, cada espora es producto de una sola célula bacteriana. Las únicas esporas verdaderas, es decir, las estructuras reproductoras producidas para la diseminación y multiplicación de la especie, son los conidios o artrosporas, producidos por los Actinomicetos.Palabras claveEstas palabras clave han sido añadidas por la máquina y no por los autores. Este proceso es experimental y las palabras clave pueden actualizarse a medida que el algoritmo de aprendizaje mejore.