Batteriologia

PROTEINE DEL CITOSCHELETRO

Nei procarioti ci sono proteine simili a quelle che troviamo negli eucarioti, cioè actina e tubulina, ma nei procarioti non hanno un nome specifico, bensì facciamo riferimento al gene che codifica queste proteine ritenute ancestrali di quelle eucariotiche.

La tubulina è formata da due unità monomeriche, alfa e beta tubulina. Senza queste proteine non ci sarebbe la guida dei siti nucleici ai due poli durante la divisione cellulare.

Nei procarioti abbiamo:

• proteina FtsZ (ancestrale della tubulina)
• proteine MreB e ParM (ancestrali della actina)

La FtsZ soprattutto nelle cellule cocciche aiuta a mantenere la forma sferica grazie alla formazione di un anello. Gli omologhi dell'actina, invece, consentono di mantenere la forma a bastoncino grazie al loro scioglimento ad elica che conferisce.

Un rafforzamento dellestruttura dall'interno. La crescentina invece è associata agli spiroplasma.

PARETE CELLULARE

Il batterio interagisce con l'esterno producendo materiale ed emettendolo all'esterno quindi acambiando la parete cellulare cambia anche la virulenza e le interazioni.

Un batterio G+ ha lo strato di glicano più spesso il quale poggia quasi direttamente sullostrato lipidico della membrana citoplasmatica quindi non c'è continuità, o è trascurabile, tramembrana cellulare e peptidoglicani. All'interno della membrana ci sono le proteinetransmembrana che fanno da collegamento con l'esterno attraverso lo strato di glicano.

Nei G- c'è il periplasma cioè uno spazio vuoto, intercorso di gel acquoso all'interno dellaquale sono inviati e mantenuti i diversi componenti utilizzati dalla cellula batterica per lacomunicazione con l'esterno. Hanno uno strato di peptidoglicano

più sottile, meno compattoe rigido rispetto ai gram positivi, e soprattutto ci sono alcune componenti lipoproteiche chesaltano questo strato; c’è una membrana esterna che mostra verso l'esterno una sfilza di lipopolisaccaridi che costituiscono un involucro gelatinoso intorno alla cellula batterica. Nella membrana esterna ci sono le acquaporine cioè proteine per il trasporto di acqua, attraversano la membrana esterna e arrivano allo strato di glicano. I sistemi di comunicazione sono necessari per far entrare materia necessaria alla cellula per sopravvivere ma anche per esplicare la sua patogenicità (per esempio gli enzimi litici del marciume molle). In tutti i gram negativi le comunicazioni sono numerose e complesse, e in genere fanno riferimento a sistemi di trasporto di molecole che possono richiedere o meno l’apporto di energia sottoforma di ATP. Esistono almeno 6 modalità di comunicazione: prendono il nome di sistemi di

per spostarsi in direzione di un gradiente di sostanze chimiche, mentre il movimento a spirale permette di esplorare l'ambiente circostante in modo più efficiente. I flagelli sono costituiti da una struttura complessa, composta da un filamento proteico chiamato flagellina, che si estende al di fuori della cellula, un gancio che collega il filamento al corpo basale e un corpo basale che si trova all'interno della cellula. Il corpo basale è responsabile del movimento del flagello grazie a un motore rotativo alimentato da energia proveniente dalla membrana cellulare. I flagelli possono essere presenti in diverse quantità e posizioni sulla superficie della cellula batterica. Ad esempio, i batteri monotrichi hanno un solo flagello polare, mentre i batteri lophotrichi hanno un gruppo di flagelli polari su un solo lato della cellula. I batteri peritrichi, invece, hanno flagelli distribuiti su tutta la superficie della cellula. I flagelli sono fondamentali per la motilità batterica e per la risposta ai segnali chimici presenti nell'ambiente. Grazie ai flagelli, i batteri possono muoversi verso sostanze nutritive o allontanarsi da sostanze tossiche. Inoltre, i flagelli sono importanti per la colonizzazione di superfici solide e per la formazione di biofilm. In conclusione, la secrezione e i flagelli sono due aspetti fondamentali della biologia dei batteri. La secrezione consente ai batteri di interagire con l'ambiente esterno e di trasferire materiali tra le cellule, mentre i flagelli permettono la motilità batterica e la risposta ai segnali chimici.presenza di un'elica proteica che permette al batterio di muoversi.lunghezza che può attivare a che a 5-10 nm​. Non può essere osservato al microscopio. Il flagello è cavo all'interno. Il flagello è costituito da: - filamento di 20 micron, circa 10 volte il diametro della cellula - uncino, pezzo di transizione tra la sorgente di moto e il corpo basale - corpo basale che si innesta nei diversi strati della parete cellulare Il filamento è costituito da una proteina chiamata flagellina che è auto-aggregante, attorcigliata a formare una vera e propria elica. Nei gram negativi c'è un insieme di anelli di natura proteica che si innestano nella membrana cellulare costituito da due porzioni proteiche M e S, circondata all'esterno da un'altra unità proteica, le cosiddette proteine MOT; un asse che consente di superare lo spazio periplasmico; un anello P che salda il flagello alla parete cellulare e un anello L che consente di ancorare la struttura alla.membrana esterna e quindi di trapassarla. Ogni anello è costituito da proteine che consentono l'ancoraggio alle pareti mentre gli astoni servono per passare gli spazi vuoti. I filamenti di flagellina prodotti all'interno del lume cellulare attraversano l'astone cavo (ROD) e subiscono una modificazione strutturale (secondaria e terziaria) che porta alla configurazione finale e all'attacco del filamento all'estremità. Nel caso dei gram positivi la struttura è più semplice: abbiamo solo un anello di tipo MS incastonato all'interno della membrana cellulare e un anello P nella parete. La forza motrice del filamenti viene data da un protomotore che risponde al gradiente protonico. Questo può avere rotazione oraria o antioraria. In genere abbiamo un movimento lineare con la rotazione antioraria, un movimento di tipo capriola nella rotazione oraria. La chemiotassi è la capacità del batterio di percepire zone a

Il movimento dei batteri dipende dal diverso gradiente di concentrazione dei nutrienti e si muove di conseguenza per potersi alimentare. In genere, il movimento di un batterio in una soluzione senza gradiente di concentrazione è casuale. Quando, invece, percepisce un diverso grado di concentrazione di glucosio, diminuiscono le capriole e aumenta il movimento rettilineo e quindi cerca di andare verso tale zona. Questo è stato capito attraverso un esperimento utilizzando un tubo capillare in cui viene inserito gradualmente dello zucchero per "attirare" i batteri e studiarne il moto.

I pili e le fimbrie sono strutture presenti sulla superficie dei batteri. I pili sono tubi cavi formati da pilina, strutture più lunghe rispetto alle fimbrie, le quali sono deputate all'adesione alle superfici e sono presenti in numero minore rispetto a queste. Inoltre, i pili sono presenti quasi esclusivamente sui batteri gram negativi, a differenza delle fimbrie presenti anche sui batteri gram positivi. Infine, i pili presentano un sito di ricezione dei batteriofagi (virus).

che non sono in grado di infettare batteri). I pili crescono dall'interno della cellula verso l'esterno e in genere sono individuati con un numero romano (da I a V) in base alle funzioni. È possibile la presenza contemporanea di diversi tipi di pili. Le cellule delle fimbrie invece non sono così specializzate.

Il pilo più lungo è quello coinvolto nella coniugazione batterica. Le appendici presenti chiamate pili, hanno la funzione di trasportare il fattore F. Le funzioni svolte dai pili sono:

• Aggregazione delle cellule batteriche. Un fatto importante per esempio per X.Fastidiosa la quale non richiede grandi volumi di substrato in quanto tendono ad aggregarsi e a scambiare una qualche informazione ancora sconosciuta; questo batterio riesce a moltiplicarsi anche nell'apparato boccale del vettore dove mettono in atto una crescita molto veloce quanto più sono vicine. In alcuni casi quindi l'aggregazione è essenziale per la

crescita della colonia. Il fatto che un pilo consente di stabilire contatto fisico tra matrici, consente di entrare a contatto con altre cellule e scambiare materiale genetico conferendo a tale batterio grande variabilità che spiega l'estrema polifagia; ci sono cellule più o meno propense a cedere o ricevere materiale.

● Sessuale

● Adesione che funzionano come un sistema di incastro attraverso una conformazione particolare all'estremità del pilo che permette di incastrarsi nei recettori presenti sull'ospite.

Quasi tutti i fattori di virulenza, tossicità e stress (tranne gli enzimi litici che agiscono dall'esterno della parete), vengono trasmessi grazie ai pili.

La trasformazione prevede che una cellula batterica acquisisca dei plasmidi dall'esterno. I pili di tipo I sono rigidi e singoli, presenti in diversi ceppi di E. coli patogeni per l'uomo e presenti in X. fastidiosa. I pili di tipo IV sono flessibili e in

ciuffetti presenti in Pseudomonas e X. fastidiosa. Questi ultimi sono dei veri e propri organi multifunzionali ovvero riescono a svolgere più funzioni di cui alcune connesse alle comunicazioni tra cellule e altri deputati al movimento in batteri privi di flagelli. Quindi per xylella che non ha organi di movimento, questi pili sono importanti per l'aggregazione cellulare in modo tale da consentire il raggiungimento della massa critica, è quel quorum sensing che permette l'avvio della patogenicità. Infatti sono in atto ricerche per creare mutanti di Xylella senza pili per evitarne l'aggregazione.

Il pilo di tipo IV poggia sulla membrana e consente la mobilità per contrazione agendo come una pompetta, grazie alla cavità del pilo. Permette inoltre un movimento contro gradiente di pressione. Nei gram negativi i pili di tipo IV sono spesso associati a fenomeni di patogenicità, assenti nei gram positivi. Infatti,