Membrana Externa

§ Segunda capa lipídica presente en bacterias Gram negativas. § Rodea la célula.

Estructura § Lipopolisacáridos (LPS)

§  Región I. Antígeno O. Contiene hexosas como galactosa, glucosa, rhamnosa y manosa y otros desoxiazúcares poco usuales como la abecuosa, colitosa, paratosa o tivelosa. La unión de cuatro o cinco azúcares forman una unidad. §  Región II. Core. Consiste de ácido 2-ceto-3-desoxioctulosónico (KDO), heptosas, glucosa, galactosa y N-acetilglucosamina. §  Región III. Lípido A. Compuesto por un disacárido de D-glucosamina fosfato y ácidos grasos de 12 o 14 carbonos.

Estructura variable, hidrofóbica

KDO:Cetodesoxioctonato

Hep: Heptosa

Estructura variable antigénica

¤  El lípido A es muy importante para los LPS porque no hay mutantes A-. Tiene la función de endotoxina. ¤  En E. coli, existen aproximadamente 106 moléculas de LPS por célula, esto constituye el 75% del área de la ME.

Lípido A Endotoxina

Esta estructura está formada por ácidos grasos que pueden tener 5,6,ó 7 cadenas de 10,12 ó 14 carbonos, unidos por un enlace amino éster a una molécula de glucosamina fosforilada. El LPS de enterobacterias suele presentar 6 cadenas en su estructura. Recientemente se ha descubierto que estas variaciones en la estructura de su LPS dan ventajas a las bacterias patógenas como Salmonella, debido a que aumenta su resistencia al ataque del sistema inmune

Antígeno “O”

Específico

En Enterobacterias esta constituído por los pol i sácar idos de Galactosa, Glucosa, Rhamnosa, Abecuosa, Manosa, Colitosa y Paratosa, en diferentes combinaciones en número y composición. En Salmonella se han encontrado 2500 serotipos diferentes y en E.coli se conocen al menos 180, debidos a la variabilidad química de esta estructura

LPS de Escherichia coli

•  Entre las enterobacterias, el lípido A es constante, pero el polisacárido varía mucho dando lugar a los cientos de antígenos “O” de las diferentes cepas.

•  Los antígenos “O” son de mucha importancia en diagnóstico: ejemplo, Salmonella sp.

•  Las cepas que pierden el Antígeno “O”, pierden su virulencia.

• Algunas bacterias G(-) patógenas de las cuales se han aislados endotoxinas: Salmonella typhi, Shigella dysenteriae, Vibrio cholerae, Brucella melitensis, Neisseriae gonorhoeae, N. meningitidis. E. coli ( a veces puede ser patógena)

El LPS libre en solución (Endotoxina) puede ocasionar:

• Cambios en las cuentas de glóbulos rojos

• Coagulación intravascular diseminada

• Colapso vascular y eventualmente shock

• Inducción de fiebre por lo que se dice que es pirogénica

• En altas concentraciones puede ser letal

http://dc218.4shared.com/doc/rHh-iMsA/preview.html

Estructura § Proteínas de membrana externa (OMPs)

-Porinas Proteínas que facilitan la entrada de metabolitos específicos como Vitamina B12, hierro o maltosa y otras son generales para moléculas hidrofílicas.

Muchas de las porinas están compuestas de tres subunidades idénticas formando canales. Otras presentan estructuras diferentes.

Estructura § Proteínas de membrana externa (OMPs)

http://www.nature.com/emboj/journal/v26/n10/fig_tab/7601693f1.html

-Receptores de fagos y colicinas

Estructura § Proteínas de membrana externa (OMPs)

-Lipoproteínas (Lpp)

Anclan la membrana externa a la pared celular. Se encuentra en grandes cantidades en la célula (E. coli).

Topology in Bacterial gram-negative outer membrane

extracellular side

periplasmic side

http://opm.phar.umich.edu/protein.php?pdbid=2j58

Nature Reviews Microbiology 10, 87-99 (February 2012)

This schematic of the borrelial cell envelope shows the outer membrane, flagellar filaments, peptidoglycan and inner membrane. The outer membrane contains outer-surface lipoproteins (Osps) in high density and β-barrel outer-membrane-spanning proteins such as BamA in low density. The inner membrane is rich in integral membrane proteins, many of which are transporters. BbCRASP, complement regulator-acquiring surface protein; OppA1, oligopeptide permease A1; PTS, phosphotransferase system.

Estructura Borrelia burgdorferi. Enfermedad de Lyme

Ensamblaje

Nature Reviews Microbiology 4, 57-66, 2006

Biogenesis of the outer membrane. After synthesis at the inner leaflet of the inner membrane (IM), both lipopolysaccharide (LPS) and phospholipids (PL) are flipped to the outer leaflet of the IM. MsbA is required for the translocation of LPS and possibly phospholipids across the IM, but helical transmembrane domains have also been shown to translocate phospholipids. How both LPS and phospholipids travel from the IM to the outer membrane (OM), and how LPS is flipped to its outer leaflet, remains unknown, although the OM protein (OMP) Imp is required for the assembly of LPS. Both OM lipoproteins and OMPs are synthesized in the cytoplasm and are translocated across the IM by the Sec translocon. After undergoing lipid modification and signal-sequence processing (not shown), OM lipoproteins interact with the ATP-binding cassette (ABC) transporter LolCDE, which hands them over to the periplasmic chaperone LolA. LolA escorts OM lipoproteins across the periplasm and delivers them to the OM-assembly site, the OM lipoprotein LolB. After translocation through the Sec machinery, OMPs are transported to the OM by an unknown mechanism, although the periplasmic chaperones Skp, DegP and SurA have been implicated. At the OM, the YaeT/YfgL/YfiO/NlpB complex assembles OMPs by an unknown mechanism.

Nature Reviews Microbiology 4, 57-66, 2006

Ensamblaje

Microbiology. September 2010 vol. 156 no. 9 2587-2596

Ensamblaje Fig. 2.Model for the biogenesis of bacterial OMPs. Porins and other OMPs are synthesized in the cytoplasm as precursors with a signal sequence, which is cleaved off during or immediately after their transport to the periplasm via the Sec translocon. While still engaged with the Sec translocon, the nascent OMPs are bound by the chaperone Skp, which prevents their aggregation in the periplasm. Folding is initiated when they arrive at the Bam complex in the outer membrane and is, at least for some OMPs, aided by the chaperone SurA. The Bam complex mediates their assembly into the outer membrane. How exactly the nascent OMPs pass the peptidoglycan layer is unknown, but the Bam complex components extend into the periplasm (Fig. 3a, b) and some of them might modulate the peptidoglycan to facilitate the passage of the OMPs. The main function of DegP is probably the degradation of misfolded OMPs. The Sec complex also processes nascent inner-membrane proteins (IMPs) and opens laterally to insert them into the inner membrane. OM, PP, PG and IM are defined in the legend to Fig. 1.

Microbiology September 2010 vol. 156 no. 9 2587-2596

Funciones § Estructural § Endotoxina (Lípido A) § Secreción y transporte § Protección § Antigenicidad

SEMINARIO

"Biofábricas microbianas: el impacto de la biotecnología en la Química"

Maestra Ma. Elena Rodríguez Instituto de Biotecnología UNAM VIERNES 14 DE FEBRERO 12 h AUDITORIO A