Microbiologia II

LuxI e’ un enzima che e’ coinvolto nella sintesi della HSL mntre LuxR e’ il regolatore attivato

dall’interazione con HSL, il regolatore spinge per la produzione di altra HSL quando la

concentrazione aumenta, molto spesso la molecola segnale nei Gram positivi e’ costituita da un

piccolo peptide secreto da un trasportatore ABC, il peptide attivo funziona da stimolo per un

sistema a due componenti, quorum sensing e induzione della competenza in B.subtilis: viene

prodotta ComX che viene trasportata da ComQ fuori la cellula e poi determina la risposta del

microrganismo a due stimoli in combutta, la sporulazione o la competenza, oppure sistemi di

quorum sensing possono confluire nella stessa risposta in quanto vengono controllati da un unico

regolatore, il biofilm puo’ essere eliminato in soluzione con soda o HCl, alcuni organi di animali

marini presentano una bioluminescenza spontanea dato da microrganismi simbiontici che formano

biofilm fluorescenti, i flagelli favoriscono la formazione del biofilm (per la Valenti no) in quanto

permette l’avvicinamento del microrganismo verso le superfici leggermente negative, l’acqua che

trattiene il biofilm protegge i microrganismi dal calore, red queen hypothesis: tutti gli organismi

presentano relazione con altri e deve esserci un equilibrio evolutivo tra preda e predatore, questo

e’ anche p

rche’ esistono batteriofagi che riescono ad erodere i biofilm ed infettarli, probabilmente se si tratta

un biofilm con un antibiotico esso penetra la struttura ma l’efficienza di penetrazione e la sua

azione sono minime e favorisce l’insorgenza di resistenze, l’emolisina viene prodotta dai patogeni

per degradare le membrane cellulari al fine di espletare la sua funzione, esportazione:

trasferimento di una proteina da un compartimento a un altro (citoplasma-periplasma), secrezione

da interno a esterno, traslocazione: da citoplasma a un altro citoplasma, nei Gram + esportazione

= secrezione, esportazione nei Gram -: unico meccanismo di esportazione generale (sistema

secA/B e SRP) che sfrutta la presenza di un segnale aa all’NTD della proteina, questo segnale,

dopo l’esportazione, viene eliminato da una peptidasi anch’essa non specifica, all’interno del

citoplasma sono presenti le proproteine in quanto bisogna evitare etativi suicidi della cellula e

all’esterno le peptidasi le trasformano in proteine attive, secA/B: SecB e’ una chaperonina e

interagisce con la sequenza segnale della proteina nella fase di traduzione mantenendola in uno

stato strutturale non corretto, SecA e’ una ATPasi in grado di interagire con SecB quando questa

ha catturata una proteina, SecDEFGY formano un complesso transmembrana e permette

l’esportazione della proteina attraverso la membrana esterna (YEG sono proteina transmembrana

mentre DF sono proteina membrana interna ma rivolte verso lo spazio periplasmico, Lep taglia la

sequenza leader N-terminale della proteina che entra, la tipica sequenza segnale per il sistema

sec e SRP e’ caratterizzata da una regione NH2 terminale con una forte carica netta positiva,

seguita da una regione idrofobica e una regione contenente il sito di taglio della Lep, la proteina

SecB interagisce con il segnale peptide della proteina da esportare durante la sua traduzione, la

trasporta al complesso SecA+YEG e l’affida a SecA, questa, attraverso l’idrolisi di ATP, inserisce e

spinge la proteina attraverso il complesso SecYEG, appena superato io complesso una peptidasi

(Lep) proteolizza il segnale dal resto del peptide attivando la proteina, quando la proteina entra

riesce a raggiungere la conformazione stabile spontaneamente grazie all’ambiente in cui si trova, i

ponti –SS- si formano prettamente nel periplasma in quanto esiste un ambiente nettamente

riducente, sistema SRP: non c’e’ SecB ma SRP composta da una proteina codificata dal gene ffh

e un piccolo frammento di RNA 4,5 S, si SecA, il complesso SRP+preproteina sostituisce SecB

(pur non agendo da chaperonina) viene diretto e interagisce con la proteina di membrana FtsY che

non spinge la proteina all’interno in quanto non e’ una ATPasi, questo complesso interagisce con

YEG …, entrambi i modelli leggono la leader sequence ma allora qual e’ il vantaggio? Forse

perche’ influisce la velocita’ di traduzione delle proteine in quanto il sistema SecA/B e’ piu’ veloce, i

sistemi d’esportazione sono per lo piu’ generali in quanto si basano semplicemente sulla presenza

della leader sequence (l’inserzione di una leader sequence su una proteina modificata

artificialmente provoca un esportazione all’esterno), esistono diversi sistemi di secrezione (piu’

specifici): I, III, IV e VI che sono sec indipendenti e II e V che sono sec indipendenti, il III e il VI

sono di traslocazione, sistemi sec-dipendenti: il sistema II e’ rappresentato dal complesso di

secrezione tipico in Klebsiella oxytoca della pullulanasi, un enzima che viene espulso per i suoi

effetti tossici all’interno del citoplasma deputato alla scissione di polisaccaridi complessi (come

chitina) per ricavare nutrienti necessari per la vita, questo complesso provoca il trasferimento della

proteina (in questo caso un enzima ma possono essere proteasi, lipasi e tossine, dapprima era

legata a SecB nel citoplasma e una volta nel periplasma viene foldata e in seguito riconosciuta dal

canale e secreta all’esterno attraverso l’LPS, la leader sequence viene clivata da SecB, sistema V

sec-dipendente rappresentato dalla secrezione IgA proteasi della Neisseria gonorrhoeae, la

proteina e’ caratterizzata nella sua sequenza da una porzione N’terminale con il peptide leader,

una porzione intermedia che costituisce la proteina matura e una porzione C-terminale che forma il

barile beta (si folda nel periplasma) che le permette di autotrasportarsi all’esterno in quanto

consente di formare un canale, quando il beta barrel si lega all’LPS esso cambia conformazione e

la regione che connette il barile con la proteina matura si autoproteolizza lasciando libera la

proteina nella ECM, il beta barrel che rimane viene utilizzato da altre proteine come canale, sec-

indipendenti: i sistemi di tipo I possono essere schematizzati mediante l’enunciazione la

secrezione dell’emolisina di E.coli (messo in relazione anche ad altre proteine come tossin,

proteasi e lipasi), la sequenza di riconoscimento la troviamo al C-terminale (GGXGXDXXX), tre

fattori: un ABC, che forma un canale attraverso la membrana intera che rimane chiuso fino a

quando nella parte citoplasmatica la proteina da esportare e in questo modo si arriva

all’interazione della MFP (membrane fusion protein) e una OMP (outer membran protein) in

presenza di ATP, la proteina da secernere non e’ mai libera nel periplasma per l’mbiente

fortemente riducente e quindi usano questo tipo di secrezione come sorta di riparo dal

cambiamento ambientale, sistema di tipo IV sfruttato per la sintesi dei pili specifici come queli per

la coniugazione o per processi infettivi come quelli di alcuni patogeni vegetali (agrobacterium

tumefaciens e rizhogenes), lo stesso sistema puo’ essere utilizzato per la secrezione di tossine la

cui esportazione puo’ essere sec-dipendente (categoria in cui vengono messi vari tipi di sistemi

che ancora non sono stati classificati del tutto), sistema VI e’ il sistema utilizzato dai batteriofagi

per iniettare il DNA all’interno della cellula ed e’ lo stesso meccanismo concernente nel sistema III

solamente che quest’ultimo secerne le proteine all’esterno della membrana batterica (evoluzione

divergente derivante dalla struttura del batteriofago probabilmente perche’ e’ piu’ antico), e’

costituita da un corpo basale e un ago (modello: yersinia enterocolitica), ago presenta un tappo

proteico che viene espulso i seguito all’infezione di cellule ospiti, anche salmonella e shigella

presentano questo tipo di sistema (l’ago e’ fisso) e quest’ultimo prima di infettare gli enterociti

inietta nella cellula delle molecole in grado di indurre un riarrangiamento del citoscheletro cellulare

che lo fa fagocitare, il complesso proteico che si presenta nell’organizzazione del flagello puo’

essere anch’esso ricondotto al sistema III (evoluzione divergente probabilmente a partire da

flagello poiche’ la necessita’ di movimento e’ piu’ evidente), sintesi a partire dal corpo basale sia

nel flagello che dal sistema III, la ricrescita del flagello avviene dalla punta per mezzo del trasporto

di flagellina mediante un canale (funzionalmente simile al sistema III), sulla punta e’ presente una

proteina a forma stellata in grado di posizionare la flagellina nel sito adatto alla ricostruzione del

flagello per mezzo di movimenti rotatori, trasporto indotto probabilmente da fattori prettamente

fisici (differenza di pressione osmotica, idrodinamica, turgore), esistono proteine motrici che danno

luogo al movimento del flagello e proteine effettrici deputate all’incanalamento della flagellina nel

corpo basale, la flagellina dopo la sintesi a livello del RER deve essere sottoposta a maturazione

mediante acetilazione, processo fondamentale per l’assemblaggio, processo controllato sia a

livello trascrizionale che post-trascrizionale, il gruppo I comprende geni codificanti i regolatori

(flhDC) responsabili dell’attivazione genica del gruppo II, costituito da geni codificati proteine

strutturali del corpo basale e dell’uncino come MS ring, P ring, L ring… (tra cui fliA e flgM

responsabili del controllo dei geni di tipo III), i geni III codificano le proteine strutturali del filamento

flagellare, la flagellina non viene sintetizzata finche’ il corpo basale non viene completato e questo

controllo avviene mediante un meccanismo di check point, i geni fliA e flgM codificano

rispettivamente un fattore siga 28 e il suo anti-sigma, esse vengono sintetizzate

contemporaneamente e, quindi sigma28 non e’ subito attiva, la sua attvazione richiede

l’eliminazione dal citoplasma dell’anti-sigma che avviene a uncino completato, il corpo basale del

flagello si comporta come un sistema III, trasporta tutte le proteine strutturali necessarie per

l’assemblaggio del flagello, quando viene terminato l’uncino, il sistema di secrezione inizia a

trasferire all’esterno della cellula FlgM, liberando il fattore sigma28 e permettendo la trascrizione

dei geni III che porteranno al completamento della struttura del flagello, esistono vari meccanismi

di differenziamento cellulare, sporulazione: e’ il fenomeno meglio studiato e la sua caratteristica

principale e’ data da una organizzazione e una coordinazione spaziale e temporale

dell’espressione genica, si basa sull’espressione di attori sigma differenti che attivano la

trascrizione di pattern genici differenti (cambiamento di profilo genico), la trascrizione nei procarioti

e’ un processo complesso che inizia con il riconos