Microbiologia II

Microbiologia generale

Citoplasma batterico

Microbiologia generale, genetica batterica, biologia molecolare batterica. Prof. Gianni Proserpio 2017/2018.

Microbiologia generale, genetica batterica, biologia molecolare batterica. Prof. Gianni Proserda 2017/2018.

Citoscheletro batterico

Analoghi dei microfilamenti

Filamenti actin-like, studiati per selezione di mutanti specifici. Coinvolte proteine MreB, MtI e ParM. Strutturalmente simili all'actina, ma con scarsa omologia di sequenza. MreB è disposto a elicoide lungo l'asse maggiore del bacillo e ne determina la struttura. Mutazioni di MreB generano mutanti sferici. MreB [ELICOIDE]. MreB è coinvolto nell'allungamento cellulare. NB: l'allungamento richiede idrolisi di ATP.

Analoghi dei filamenti intermedi

Filamenti studiati in Caulobacter crescentus, un batterio curvo. Coinvolta Crescentina.

Analoghi dei microtubuli

Coinvolta FtsZ. Forma l'anello Z durante la divisione cellulare. NB: FtsZ ha omologia strutturale e di sequenza (10%) con la tubulina e forma cilindri cavi. FtsZ è ubiquitario (presente anche in mitocondri e cloroplasti).

Divisione batterica - Generalità

Fase C, Fase D. Legge del numero di cellule, tempo (min).

Equazione per crescita batterica a regime teorico

Nt = N0 * 2^t/td

• Nt = numero cellule al tempo t
• N0 = numero cellule originario

Divisione canonica (scissione binaria). Divisione non canoniche (distinguibili cellula madre da cellula figlia).

• Gemmazione semplice
• Gemmazione con ife
• Divisione di batteri sessili (es: Caulobacter)
• Scissione eguale con divisioni citoplasmatiche asimmetriche

NB: Negli organismi sessili spesso la cellula madre rimane attaccata e la figlia acquisisce mobilità.

Divisione batterica - Struttura anello Z

Locus fts. Fts → Filamentating temperature sensitive. Contiene una cinquantina di geni coinvolti nella formazione dell'anello Z.

Principali geni mutati

• FtsZ → FtsZ^MUT → batteri lineari senza setto
• FtsA → FtsA^MUT → batteri lineari con setti abbozzati
• FtsI → FtsI^MUT → lisi batterica (NB: FtsI forma nuovo peptidoglicano nei siti di invaginazione)

Proteina FtsZ → Primo componente a formare il divisoma (complesso proteico di divisione), determina l'invaginazione della membrana iniziando la divisione. Ha attività GTPasica. Ha parziale omologia di sequenza con la tubulina (MO²). FtsZ si associa spontaneamente in vitro se presente GTP. Forma dei protofilamenti, che dopo pochi minuti si organizzano in polimeri circolari. Le tasche che legano il loop T7 contengono delle pirofosfatasi, che mediano GTP → GDP + P_i.

NB: La depolimerizzazione e la polimerizzazione di FtsZ sono molto più lente di quelle della tubulina. I protofilamenti (nei quali ogni FtsZ è legato a GTP) NON depolimerizzano subito dopo l'idrolisi di GTP, ma si curvano prima. Solo dopo rilasciano il GDP + P_i prodotto e depolimerizzano.

FtsZ → (FtsZⁿGTP-FtsZ)_n → (FtsZⁿGDP-FtsZ)_n → GDP + P_i + FtsZ

Possibili strutture dell'anello Z

• Anello chiuso
• Anello composto
• Spirale compressa (più recente, vedi BcPc)

Ipotesi su formazione e contrazione dell'anello Z

• Formazione
• Contrazione
• Polimerizzazione sequenziale
• Assemblaggio di protofilamenti

Modelli per il posizionamento dell'anello Z

1. Localizzatore topologico
2. Anelli perisettali

Osservazione di una sola specie

Impreciso per spiegare la centralità del setto.

3. Occlusione da nucleoide (Abbiamo il nucleo n° 3)

Il setto non si forma e non si chiude finché il DNA occupa il centro della cellula. FtsZ sequestro la SlmA. Entrone delle proteine nel DNA che impediscono la formazione del noto SlmA.

4. Sistema MinCDE vedi dopo

Sistema MinC/D/E

Mini-cells. Alcune cellule batteriche presentano mutazioni che portano alla formazione di un setto polare. Il setto polare produce una cellula contenente i due cromosomi duplicati e una mini-cell, nella quale c'è solo una porzione di citoplasma. NB: Le mini-cells sono state a lungo sfruttate per produrre proteine eterologhe.